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纳米复合海洋防污涂料研究进展

贺小燕，白秀琴，袁成清，任坤

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曹佳俊，常成，邱兆国，曾德长，刘敏，闫星辰

2023,36(2):54-64

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基于NSGA-II算法的激光熔覆单道成形工艺参数多目标优化

郭星星，帅美荣，王建梅，李亚杰，马承睿

2023,36(3):87-100

激光熔覆参数设计和产品成形质量评估是多输入多输出耦合控制，但关于各参数权重配分以及多目标协同优化研究鲜有报道。设计 L16(4³ )激光单道熔覆正交试验方案，研究 27SiMn 钢表面熔覆 GS-Fe01 铁基合金粉末的最优工艺参数；通过建立以激光功率、扫描速度和送粉速率关键参数表征的优化变量，构建以熔覆层性能评估为指标的目标响应非线性数学模型；探究优化变量及其权重排序对覆层性能的影响规律。基于快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)多目标优化的 Pareto 解集，寻求最佳参数。结果表明：在激光功率 744 W，扫描速度 233 mm / min，送粉速率 1.2 r / min 工况下，熔覆层稀释率 19.9%， 宽高比 3.001，显微硬度 747.15 HV_0.5时，目标响应值匹配最佳。沿激光熔覆凝固方向，熔覆界面微观组织形貌逐步由树枝晶和柱状晶组织转换为体积小、数量多的非定向等轴晶粒。研究结果可为激光熔覆多目标工艺参数优化及复合涂层质量控制提供理论支撑。

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复合微织构排列方式对轴承润滑性能的影响

王丽丽，张伟，葛雪，段敬东

2023,36(1):145-155

目前对于多种织构复合表面轴承的排列方式的研究有待进一步深化。为了提升轴承承载力、降低摩擦因数和提升轴承稳定性，数值模拟及试验研究复合微织构排列方式对滑动轴承系统的动静特性的影响，并与单一微织构轴承及光滑轴承进行比较。利用有限差分法对轴承转子系统中油膜的 Reynolds 方程进行数值求解，针对圆形复合矩形、三角形复合菱形及六边形复合月牙形三种复合织构，在四种不同排列方式的条件下对轴承静特性(油膜压力、承载力、摩擦阻力和端泄量)以及轴承动特性(刚度系数和阻尼系数)的影响进行研究，并利用摩擦磨损试验仪对摩擦副摩擦学性能进行进一步试验探究。理论及试验结果显示，复合微织构轴承比光滑轴承和单一微织构轴承获得更大的承载力、更小的摩擦因数、更佳的动特性性能；三角形复合菱形微织构时摩擦副性能最佳，排列方式为周向对应平行排列时能够取得更佳的摩擦及润滑性能。研究复合织构排列方式对轴承润滑性能的影响可为复合织构在实际工况中应用提供理论参考和指导。

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织构化动压轴承热流体润滑特性理论与试验研究

刘腾飞，李瑞珍，张绍林，夏勇杰

2023,36(1):156-167

为了探究表面织构对动压轴承热流体润滑特性的影响，计入热流体耦合因素更接近轴承的实际工况。以矩形、三角形、 圆形三种表面织构形式动压轴承为研究对象，联立 Reynolds 方程、能量方程、黏温方程和不同形式织构几何特征方程，建立织构化轴承热流体耦合模型。采用有限差分法求解得到油膜压力场分布、温度场分布及轴承特性参数，并分析织构形状、深度、进油温度等因素对织构化轴承特性的影响。结果表明：表面织构能够有效降低油膜温升，改善轴承润滑性能；不同形式织构对于轴承热流体特性影响有所差异，低偏心时矩形织构表现出更好的润滑性能；进油温度对于织构化轴承热流体特性有较大影响，随着进油温度的升高，轴承的特性参数在不断下降，但幅度逐渐减缓。制备了织构化轴承试件并进行工况测试， 试验结果与理论计算对比分析，趋势规律一致，验证了结论的合理性、正确性。

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基于位错密度理论的喷丸强化诱导7050铝合金组织细化数值模拟

翟傲霜，黄啸，王欣，许春玲，商宏飞

2023,36(2):114-124

7050 铝合金喷丸过程中微观组织演变机理及纳米化结构与工艺参数的关系还没有得到广泛研究。基于位错密度理论对喷丸强化诱导 7050 铝合金表层晶粒细化进行研究。利用有限元方法模拟 7050 铝合金受单个和多个喷丸冲击过程，建立将喷丸强化的有限元模型与累积塑性应变引起的位错密度演化模型相结合的混合数值模型，并利用遗传算法得到混合模型的数值参数，用以预测喷丸强化层的位错密度和晶粒尺寸梯度分布，为研究喷丸强化 7050 铝合金的组织结构强化机理提供依据。建立喷丸尺寸、速度和覆盖率等工艺参数与强化层内晶粒细化结构的物理联系和数量关系。结果表明，从单个喷丸冲击到大量随机喷丸冲击过程都会在强化层内产生显著的晶粒细化；强化层内位错密度增加、晶粒细化的程度以及强化影响深度随着喷丸覆盖率、速度、尺寸的增加而增加；较高的喷丸覆盖率和强度可生成纳米级晶粒结构表面层。综合运用 JC 本构有限元模拟、四阶五级 RKF 算法解方程、遗传算法优化调参、概率约束方法控制随机喷丸以及 VUMAT 子程序定义本构关系，实现 7050 铝合金喷丸强化微宏观联系的定量研究，可为设计 7050 铝合金喷丸工艺参数获得所需纳米结构提供理论依据。

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选区激光熔化TC4钛合金表面磁力光整加工的表面质量

陈昊鑫，张桂香，刘宁，姜林志，朱培鑫，杜嘉静

2023,36(1):106-115

为了研究磁力光整加工工艺对 SLM 制备的 TC4 钛合金表面完整性的影响，采用响应曲面法对钛合金试样进行三因素三水平的响应曲面分析试验。首先使用数控成形磨床对 SLM 制备的 TC4 钛合金试样进行磨削加工，磨削加工将钛合金试样表面粗糙度从 6 μm(SLM 成形后)下降到约 0.6 μm，使带有球状体和凹坑等缺陷的粗糙表面演化为有划痕和孔隙的细表面。然后在不同的磁力光整加工工艺参数下，利用 XK7136C 数控铣床改造的磁力光整加工系统，采用雾化法制备的新型 Al₂O₃ / 铁基球形磁性磨料对钛合金试样进行磁力光整加工，分析加工后钛合金试样的粗糙度、表面形貌以及残余应力，并确定最佳工艺参数。结果表明：当磁力光整加工工艺参数分别为主轴转速 1 000.00 r / min，加工间隙 1.50 mm，进给速度 15.00 mm / min 时，磁力光整加工效果最好，钛合金试样表面粗糙度由初始的 0.6 μm 降低到 0.065 μm，试样表面均匀，划痕和表面缺陷被有效去除，达到接近镜面效果。试样表面的残余应力由最初的拉应力+297.4 MPa 转变为压应力?237.8 MPa。利用磨削加工和磁力光整加工技术对 SLM 制备的 TC4 钛合金试样进行光整加工，可有效改善工件表面完整性，提高工件表面质量。

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激光熔覆镍基高温耐磨合金的组织及性能

李胜，雷远涛，伍文星，申龙章，陈勇，朱红梅，邱长军

2023,36(5):213-221

通过增加 IN718 合金中（Ti+Al）含量制备一种镍基高温耐磨合金，以满足超临界机组镍基合金阀门密封面再制造的需求。采用万能试验机、摩擦磨损试验机、XRD、SEM 等仪器和 JMatpro 软件研究该合金激光熔覆试样的组织与性能。研究结果如下：当 IN718 合金的（Ti+Al）含量增加至 7.6 %时熔覆层会出现开裂；当 IN718 合金的（Ti+Al）含量增加至 6.6 % 时，其激光熔覆试样初始平均硬度值为 40 HRC，抗拉强度为 998 MPa，延伸率为 5.2 %，室温摩擦因素为 0.75 左右，磨损量为 0.327 5 mm³ ，主相为 γ 相和 γ′相，700 ℃×10 h 时效处理后平均硬度值为 54 HRC，700 ℃摩擦因素为 0.35 左右，磨损量为 0.024 mm³ ，主相 γ′占 53 %。研究结果表明，IN718 合金中（Ti+Al）含量增加至 6.6 %时具有良好的激光熔覆工艺性能和高温摩擦磨损性能，可应用于超临界 / 超超临界机组镍基合金阀门密封面的维修与再制造。

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分区尺寸对选区激光熔化成形316L表面结构的影响

杨高林，朱兆恒，李梓杉，李贺杰，吴国龙，张群莉，王梁，姚建华

2023,36(3):74-86

摘要：

分区扫描策略对选区激光熔化成形件的表面质量有重要影响，而目前分区尺寸对成形件表面结构的影响规律尚不清晰。为进一步提高选区激光熔化成形带支撑悬垂结构的表面质量及尺寸精度，以带支撑方形悬垂结构为研究对象，结合数值模拟与成形试验从表面原始轮廓的形状误差、波纹度与表面粗糙度三个不同波距的表面结构进行研究。研究结果表明：随着分区尺寸的减小，成形件表面边缘的翘曲高度逐渐降低，但相邻分区之间的轮廓起伏程度逐渐增加，成形件截面轮廓的形状误差与表面粗糙度得到改善，波纹度呈现出增大趋势，使成形表面形貌呈先改善后降低趋势。形状误差、波纹度与表面粗糙度随分区尺寸的减小变化趋势并不一致，分区尺寸过小会导致热累积现象明显，波纹度增加。在减小分区尺寸的同时适当降低激光能量输入，能有效改善表面形貌。为提高 SLM 成形带支撑悬垂结构的尺寸精度和表面形貌提供了理论基础。