[学科发展]深冷轧制制备高性能金属材料研究进展

相对于传统热轧、温轧、冷轧，深冷轧制是一项变革性技术，它利用某些金属材料在深冷情况下具有优异的塑性变形能力以及深冷环境阻碍塑性变形过程中位错运动和再结晶行为，促使材料晶粒细化，材料具有更高的强度与韧性。系统地介绍了近年来深冷轧制制备高性能金属材料的研究进展，包括深冷轧制在铝合金、铜合金、钛合金、复合层状金属带材中的应用。对深冷轧制制备高性能金属材料的研究进行了展望。     

复杂曲面宽行数控加工的刀位和刀具姿态综合整体优化的内蕴几何学方法

阐述了复杂曲面非球面刀具单触点宽行加工中刀位和刀具姿态综合整体优化的通用方法。基于微分几何的曲面活动标架理论,推导了以刀具曲面和设计曲面运动不变量描述非球面刀具宽行数控加工复杂曲面的刀具运动方程;在综合考虑刀位和刀具姿态的影响下,分别以一个走刀过程的加工效率和加工精度最优为目标,建立能确保刀具相对工件运动连续光滑的刀位和刀具姿态优化的泛函极值模型。最后,分别以一个鼓形曲面刀具通过旋转的主切削运动和一个椭圆抛物曲面片刀具通过直线平动的主切削运动数控加工复杂曲面的仿真实例论证了本方法的精确性、有效性和通用性。     

基于拓扑优化与多目标优化的给料机关键部件结构设计

针对给料机经常因为强度不足而发生失效的问题,基于有限元法对某型号振动给料机进行典型工况下瞬态动力学分析,同时开展相应工况下动应力测量,结果表明给料机的失效主因为弹簧上座结构设计不合理。因此,基于变密度法和子结构法,建立以弹簧上座组合应变能为优化目标函数,约束应力和体积分数的拓扑优化模型,基于灵敏度分析和最小二乘法建立了一阶扭转、弯曲频率和总质量的响应面模型,最后利用遗传算法对响应面模型进行多目标优化,得到Pareto最优解集。结果表明优化后结构固有频率分别提高了4.17%和6.30%,最大动应力减小了46.4%,提高了给料机整体的刚度和结构可靠性。     

模锻装备复杂锻造过程两环控制方法

高品质锻件的成形需要模锻装备具有稳定运行的能力,然而锻造液压驱动过程的强非线性使其难以实现精确控制。针对这一问题,提出了一种基于非线性动态分析的两环控制方法,与现有的专门针对某种特定锻件的控制方法不同,该控制方法可以有效地用于不同锻件的锻造过程。首先推导了闭环锻造系统的非线性数学模型,并提出一种该模型的求解方法,针对该模型的解进一步分析了闭环锻造系统的动力学特性,推导出系统稳定运行的条件以及控制器参数与约束条件之间的关系。通过对几种典型锻件的仿真试验,验证了分析结果的正确性和所设计控制器的有效性,结果表明新的控制方法具有更好的控制效果。     

基于力敏传感器的假肢手倾斜抓握滑动检测

为了防止假肢手因受干扰而导致抓握失稳,分析并建立倾斜抓握状态下的假肢手抓握力模型,提出一种基于力敏传感器和短时傅里叶变换的滑动检测方法,对不同干扰下的滑动检测进行了实验研究。结果表明:在不同抓握角度下,运用力敏传感器和短时傅里叶变换,能够实时有效地检测出被抓握物体滑动情况,从而可以进一步实施防滑控制。     

35CrMo钢表面铁基激光熔覆层的组织和耐磨性能

采用CO2激光熔覆装置将LC3530铁基粉熔覆在35CrMo钢基体表面,研究了熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性能,并与基体的进行对比。结果表明:基体组织为回火索氏体,晶粒尺寸在20μm左右,而熔覆层的组织为均匀细小的等轴晶,晶粒尺寸大多在8μm;基体的平均硬度为254.1HV,而熔覆层的平均硬度为640.5HV,且硬度分布更加均匀;在相同试验条件下,熔覆层试样的磨损量仅为基体试样的1/7,磨损系数是基体试样的1/5,且磨损后熔覆层试样的表面粗糙度较磨损前的大幅下降,表明激光熔覆后35CrMo钢的耐磨性能得到显著提高;基体试样的磨损机制为犁削磨损,而熔覆层试样的磨损机制为微观切削,其优异的耐磨性能与含有铁、铬、钼和碳等元素的高硬度合金碳化物的形成有关。     

波前传感器电铸镍层应力实时检测精度评估

目的 搭建电铸应力实时检测平台，评估其测量精度，并探明电化学沉积过程中镍层平均内应力的变化规律。方法 采用横向剪切波前传感器搭建电铸应力实时检测平台，通过测量在铸层应力作用下电铸基底弯曲的曲率半径，利用Stoney公式计算铸层平均应力。采用参考球面反射镜评估横向剪切波前传感器曲率半径的测量精度，并在0.5 A/dm2电流密度下进行电铸应力实时检测实验，对铸层平均应力测量极限进行评估，同时对检测误差进行分析。结果 横向波前传感器曲率半径测量精度为99.22%，在0.5 A/dm2电流密度下，所搭建的铸层应力实时检测平台可测量的最小厚度为5.1 μm，由曲率测量波动带来的应力检测误差为1.3 MPa。实验测得铸层平均应力随铸层厚度的增加而变大，当铸层厚度达到30 μm左右，铸层平均应力趋于稳定，应力大小为79.7 MPa。同时发现，当铸层厚度小于30 μm时，沿电铸基底长度方向的铸层平均应力明显大于宽度方向铸层平均应力，随铸层厚度的增加，两个方向的应力大小趋于等值。结论 采用横向剪切波前传感器搭建的电铸应力检测平台，能有效对铸层应力进行高精度的实时测量，为精密电铸过程中应力变化规律的研究提供了检测技术基础。     

高光注塑成型关键技术发展现状与展望

介绍了高光塑料制品注塑成型技术的基本原理,以及高光成型所采用的塑料原料和模具材料。阐述了高光成型模具结构设计与制造的特点,并对常见的模面加热方法、模具温度控制系统等关键技术进行了分析。采用高光注塑成型技术可赋予产品良好的外观,提高产品的强度,并且可去除喷涂等后处理工序。因此该技术在环保、低成本化、产品变革等方面具有极大的推广使用价值。     

外设凸块法下2A12RFSSW接头微观组织和断裂分析

采用外设6061凸块法对2 mm厚的2A12铝合金板进行回填式搅拌摩擦点焊试验,对点焊接头的宏观形貌、微观组织、硬度分布和断裂行为进行分析。结果表明:接头区大致可分为2A12母材区、热影响区、热机影响区和搅拌区,搅拌区又分为2A12搅拌区和6061搅拌区,2A12搅拌区和6061搅拌区材料发生充分的塑性流动,原子扩散作用较强,形成致密的冶金结合,挤压区底部存在50μm宽的纯铝带。接头断裂模式为剪切-塞型断裂,裂纹沿着挤压区底部纯铝带扩展,剪切载荷均值为9.7 kN。