QPQ技术中渗氮时间对合金铸铁组织及摩擦性能的影响

采用OM、SEM、硬度测试、摩擦磨损试验等方法研究了QPQ技术中渗氮时间对合金铸铁组织与摩擦性能的影响。结果表明,QPQ处理后,合金铸铁表面形成的渗层物相主要由Fe_2-3N、Fe₂O₃和FeO组成。渗层厚度的平方与渗氮时间存在线性关系,在580 ℃渗氮盐浴条件下,氮元素在合金铸铁中的扩散激活能为70.07 kJ/mol。在90~150 min渗氮时间内,随着渗氮时间延长,渗层的表面硬度值由522 HV0.05降低至441 HV0.05,当渗氮时间延长至180 min,表面硬度值回升至455 HV0.05。与未处理试样相比,QPQ处理的试样具有更小的摩擦因数,并且QPQ处理后试样表面的犁沟显著变浅,表面的金属剥落也得到明显改善,且随着渗氮时间的增加,渗层厚度增加且稳定材料。经180 min渗氮处理的QPQ试样具有最优综合性能,表面硬度值为455 HV0.05,摩擦因数为0.32。     

多孔储液介质自润滑机理研究进展

多孔储液介质是启发自关节软骨的仿生摩擦材料，因具有良好的自润滑性能，在工业生产中发挥着重要作用。早期多孔储液介质多是针对不同基体材料及骨架结构进行优化设计，或是根据单因素理想边界建立润滑数值模型，对多孔储液介质的润滑机理缺乏系统的理论描述，限制了其大规模的工业应用。根据不同的结构形式和润滑机理，将多孔储液介质分为有限直孔储液介质和随机多孔储液介质，总结了有限直孔储液介质中空化现象、流体运动、惯性效应、气-液耦合对润滑性能的影响，论述了基于渗流力学、流-固耦合作用的随机多孔储液介质自润滑理论的发展，以及多孔储液介质的应用现状。分析和讨论了多孔储液介质自润滑机理研究的难点问题，对推动多孔储液介质润滑机理的研究和工程实践应用具有重要的参考意义。     

Boosting hydrogen evolution under simulated sunlight via constructing close electron transfer interface between 1D CdxZn1-xS nanorod and 2D MoS2@MoOy nanosheet

Designing an efficient non-noble metal photocatalyst, which utilizes solar energy, has great potential to produce clean energy hydrogen. The microstructural refinement of 1D Cd_0.2Zn_0.8S nanorod was induced by doping with 2D MoS₂@MoO_y layer during microwave hydrothermal treatment. The maximum H₂ production rate of the composite prepared at optimum conditions was 186 mmol g⁻¹ h⁻¹, which increased by 34.8% compared with that of Cd_0.2Zn_0.8S (138 mmol g⁻¹ h⁻¹). The apparent quantum yields of the optimized composite were 10.3% and 15.6% at 365 and 420 nm, respectively. The tight S-scheme heterojunction contributed to the separation of photogenerated electron-hole pairs effectively, as confirmed by the characterization analysis of ·OH and ·O⁻₂ radicals, surface potential under illumination and darkness and in situ XPS spectra. Moreover, the active species of sulfur coordinated-Mo⁵⁺ as low-coordinate center promoted the dissociation of water and decreased the over potential of H₂ production. Furthermore, the optimal composite showed excellent stable catalytic activity for hydrogen evolution, and the H₂ production rate was 176.7 mmol g⁻¹ h⁻¹ after five cycles (95% of the first cycle). Overall, this work provides a promising strategy for improving the effectiveness of H₂ production by preparing non-noble metal composite photocatalysts.     

铍铜合金断续切削后刀面磨损机理研究

目的研究断续切削过程温度变化对刀具粘结现象、涂层剥落和刀具磨损的影响。方法搭建了仿铣削加工的断续车削实验平台,采用热电偶法测量了断续切削过程中刀具后刀面在不同速度下的切削温度,利用带有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)观察后刀面随速度变化的磨损形貌并分析后刀面磨损区域的元素组成,阐述了后刀面温度和刀具磨损之间的联系,研究了Ti AlN涂层硬质合金刀具断续切削铍铜合金C17200时的后刀面磨损机理。结果随着切削速度的增加,刀具温度在v=500 m/min出现峰值,温度越高,后刀面的涂层剥落和粘结磨损现象越严重,涂层剥落和粘结磨损现象在切削速度为500 m/min时最严重,而后随着刀具温度的降低而减缓,切削速度600 m/min时的涂层剥落和粘结磨损现象相比500 m/min时有所减轻。结论断续切削过程中,刀具持续性地经受"负载-卸载"、"升温-降温"产生的高温、冲击和加工环境的不稳定性,是引起粘结现象、涂层剥落和刀具磨损的主要原因。涂层剥落和粘结磨损是导致铍铜合金断续切削刀具失效的主要磨损形式。     

基于功能参数的渐进成形件表面质量表征研究

目的 以圆锥台成形件为例，基于粗糙表面的区域支承率曲线，进行了用功能参数表征表面几何形貌的研究，以全面、准确、定量地表征渐进成形件的表面质量，预测表面性能。方法 用渐进成形工艺加工成形角分别为35°、45°和55°的圆锥台件，将各圆锥台的成形面分为顶部、中部和底部三个区域，并使用三维表面轮廓仪，在上述三个区域中随机测量各4个样本。根据ISO 25178-2:2012，将各样本表面的区域支承率曲线分为峰区、核心区和谷区，选用部分功能参数——核心区高度Sk、峰区材料体积Vmp、核心区材料体积Vmc和谷区空隙体积Vvv表征表面，并与常用的高度表征参数——Sa、Sq、Ssk和Sku进行比较。结果 成形件表面的Ssk和Sku的计算值极不稳定，变异系数（标准偏差与均值之比）最高值分别可达127.67%和39.11%，Sa、Sq的最大变异系数分别为4.41%和4.26%，虽然它们的参数计算值较为稳定，但常无法体现表面形貌的实际差异。功能参数独立表征不同功能区，Sk和Vmc的最大变异系数分别为9.32%和7.73%，说明同一表面各处，在长期工作阶段具有较为一致的表面性能，Vmp和Vvv的最大变异系数分别为60.53%和31.25%，说明表面各处峰、谷区的形貌有所不同，因而在磨合时间、磨粒存储等方面会有不同的表现。结论 粗糙表面的三维本质要求用三维表征参数才能全面表征其几何形貌。高度参数虽然计算简单，但常难以解读它们的物理意义，无法定量评价表面性能；功能参数具有明确的物理意义，可为表征表面质量、预测表面性能提供定量、实用的方法。     

空间机器人基于比例因子识别的自校正反馈神经网络容错算法设计

针对执行器发生部分失效故障的空间机器人,提出一种基于比例因子识别的自校正反馈神经网络容错算法.首先,针对无故障系统设计一种常规的神经网络控制算法;然后,利用比例因子观测器对真实的比例因子进行识别;最后,将该神经网络控制算法与识别的比例因子相结合,得到一种具有容错功能的自校正反馈神经网络控制算法.控制器与观测器的稳定性判据均由Lyapunov函数法严格给出,并通过数值仿真表明所提出控制策略的可行性.     

2UPS/RR脚踝康复机构设计与工作空间优化

为了实现脚踝康复运动，设计开发2UPS/RR脚踝康复机器人；通过螺旋理论对并联机构自由度进行计算，使用闭环矢量法求得机构的逆解方程，应用点集搜索法求得机构得工作空间；调整并研究机构杆件空间位置布局对工作空间及面积的影响, 结果表明，优化后的机构的工作空间能够满足脚踝康复所需的运动角度。最后以MATLAB及ADAMS软件通过实例验证逆解正确性, 并仿真得到机构确定点在空间中运动轨迹。     

姿态受控柔性臂空间机器人的自适应神经网络容错控制及残振抑制

针对执行器发生部分失效故障的漂浮基姿态受控柔性臂空间机器人系统,研究了执行器故障的容错控制及柔性臂杆残余振动的主动抑制。结合假设模态法、线动量守恒定理和第二类拉格朗日方程建立了系统的动力学微分方程。基于奇异摄动理论将系统分解为一个表征载体姿态与关节轨迹跟踪的慢变子系统和一个表征柔性臂杆残余振动的快变子系统;据此设计了由慢变子系统的自适应神经网络容错控制器与快变子系统的线性二次型最优调节器组成的复合控制器;其中,慢变子系统的容错控制器使得系统对执行器故障不敏感,保证了跟踪误差的渐进收敛;快变子系统的最优调节器可以有效地抑制柔性臂杆引起的残余振动,减少能量损耗。对比数值仿真校验了理论推导的正确性与复合控制策略的可行性。     

小型共轴旋翼自然来流下的抗风扰气动特性分析

针对自然环境中的二级风（1.6~3.3 m/s）和三级风（3.4~5.4 m/s）,对悬停状态的共轴双旋翼进行水平和竖直来流的抗风扰气动性能测试。在建立自然来流影响下的桨叶速度分布模型基础上，采用低速风洞模拟自然环境对共轴双旋翼进行了来流吹风试验。采用滑移网格方法计算旋翼流场，捕捉自然来流环境中流场内部的气动干扰现象，主要包括桨尖压强分布、流线分布和桨尖速度矢量。研究结果表明：所建立的模拟方法能够准确反映自然来流对共轴双旋翼流场气动特性影响；相比无来流状态，受竖直来流影响的共轴旋翼性能下降，而水平来流环境中的共轴旋翼具有较好的抗风扰性能，旋翼性能随着水平来流速度的增大而大幅度提高。     

纳米单峰粗糙壁面润滑模型的分子动力学模拟

为研究角鲨烷润滑油膜在固定压强、不同温度和不同剪切速度下的边界润滑行为,建立了具有单峰粗糙面的边界润滑模型。分析润滑油膜的密度分布,以及在剪切运动过程中固体壁面的力学响应和应力变化,以及不同剪切速度条件下润滑剂和凸峰的状态变化。结果表明:温度对角鲨烷润滑油膜的分层现象影响较小,对凸峰之间的粘着现象影响显著;较高的相对运动速度有利于减小磨损;混合摩擦状态时,两凸峰接触界面中有少量角鲨烷分子存在,且分子长链方向与剪切方向一致。