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金刚石表面增透技术的研究进展

金刚石表面增透技术的研究进展

摘要：金刚石因其卓越的力学、热学和光学性能，被认为是高功率激光器输出窗口和红外光学窗口等领域的理想材料，然而金刚石较高的表面反射损耗限制了其作为光学材料的应用范围。在金刚石表面镀制增透膜和构造减反射微结构是提高金刚石透过率的2 种有效方法。首先，介绍了2 种金刚石增透方法的基本原理，金刚石表面增透膜方法可以通过调整膜的成分、厚度和结构等，使金刚石表面的反射光相互干涉抵消，达到减反射的效果；减反射微结构通过在金刚石表面形成亚波长微结构，无法分辨入射光，其结构层可等效为折射率渐变的薄膜，可减少折射率突变引起的反射，实现增透。然后，重点综述了近年来金刚石表面增透膜和减反射微结构等技术的研究进展，详细阐述了单层、双层、多层增透膜及减反射微结构对金刚石实际透过率的影响规律，分析了不同增透技术的影响因素，其中增透膜的材料和结构对增透效果的影响较大，微结构的增透效果主要取决于尺寸、周期和占空比。同时，总结了增透膜和微结构的各类制备技术特点，对比了2 种增透技术的优缺点。最后，展望了金刚石表面增透膜和减反射微结构技术的应用前景和未来发展趋势。
机械 2026年05月11日
齿轮胶合研究综述：机理、计算方法及优化策略

齿轮胶合研究综述：机理、计算方法及优化策略

摘要：随着新能源汽车的发展，其减速器中的齿轮常处于高速重载等极端工况，易因润滑不良引发胶合失效，表现为齿面温度急剧上升导致润滑油膜破裂，金属表面粘连并撕裂，严重影响着传动系统的可靠性和使用寿命。综述了现目前有关于齿轮胶合的失效机理，包括闪温理论、弹流润滑理论、PVT 极限理论以及绝热剪切不稳定性理论。通过对比ISO 6336-20/21 与GB/Z 6413.1/2 等标准中的计算方法，揭示了积分温度法与闪温法在复杂工况下的适用性差异，探讨了数值计算方法和机器学习算法在齿轮胶合问题中的应用。总结了影响齿轮胶合的关键因素，包括制造工艺、工作条件、几何参数和润滑条件等。合理设计压力角、模数等宏观参数可改善载荷分布，而微观修形则能优化表面接触状态；极压添加剂和合理的供油方式能有效增强油膜稳定性；表面强化处理和涂层技术则能改善残余应力分布，降低摩擦系数。通过优化齿轮制造工艺、改善齿轮工作和润滑条件、合理设计齿轮几何参数，可有效提高齿轮的抗胶合性能。最后对齿轮胶合的发展趋势进行了展望，未来研究应结合多学科交叉技术，融合先进计算方法与实验手段，提升齿轮胶合预测的精度和适用性。同时应针对现代高性能齿轮在极端工况下的应用需求，优化材料、润滑和制造工艺，开发更具针对性的抗胶合设计策略，为高效可靠的齿轮传动系统提供坚实的技术支撑。
机械 2026年05月08日
植物油基切削液的改性方法与切削性能研究进展

植物油基切削液的改性方法与切削性能研究进展

摘要：植物油基切削液作为一种环境友好型润滑剂，凭借其较强的生物降解性和低毒性，在金属加工领域展现出显著的应用潜力。与传统矿物油基切削液相比，植物油基切削液在绿色制造和可持续加工中的应用具有重要意义。然而，单一植物油基切削液对加工性能的改善程度有限，尤其是在复杂的加工条件下，其性能可能不满足实际需求，且其作用机理研究相对欠缺，难以为清洁切削提供更为精准的理论支持。为了解决上述问题，首先梳理了植物油基切削液（包括分类、分子结构及其物理化学性质）的基础特性，揭示了这些因素如何影响其润滑性、抗氧化性及冷却能力。然后，对多油混合、化学改性、功能添加剂及纳米增强等改性方法进行系统综述。重点针对金属切削中植物油基切削液对切削力、切削温度、表面质量及刀具磨损等方面的影响进行阐述，揭示了热力载荷优化、刀具磨损降低的内在机理。最后，展望了植物油基切削液未来的研究方向，并为其在绿色制造、可持续加工中的广泛应用提供理论支持和技术指导。
机械 2026年05月07日
3D打印技术在液体定向运输方面的应用与挑战

3D打印技术在液体定向运输方面的应用与挑战

摘要：液体定向运输因其在精确药物递送、高效雾气收集及热转换等领域的广阔应用前景，近年来已成为科学研究的重点和热点。在此背景下，3D 打印（增材制造）技术凭借其材料与性能的可定制性及轻量化优势，为仿生液体定向运输功能结构/表面的制备提供了强有力的技术支撑。然而，目前对该方向的研究进展仍缺乏系统综述与深入讨论。本文在介绍液体定向运输所涉及相关模型/理论的基础上，从当前广泛应用的3D 打印技术（材料喷射打印、挤出式打印、粉末熔融打印及光聚合打印）出发，聚焦其在液体定向运输功能结构/表面制造中的应用，并依据制造原理对相关研究进行分类与探讨。最后，对不同3D 打印技术在现阶段应用中存在的问题（如打印精度及分辨率、打印材料、打印效率）进行总结，并对其未来在该领域的制造中所面临的挑战与发展方向进行展望。本文充分体现了3D 打印技术“材料-结构-功能”一体化的制造理念，对推动液体定向运输结构/表面的智能化及高性能制造具有重要的指导意义。
机械 2026年05月06日
工程机械行星架的精密热模锻成形工艺

工程机械行星架的精密热模锻成形工艺

摘要: 针对某类精密热模锻工程机械行星架锻件表面和立柱处易出现折叠、夹伤缺陷的问题, 利用Deform-3D 软件的数值模拟技术分析了其主要成形工序下的坯料温度、金属流向、等效应力和等效应变分布, 结合生产实践发现, 成形立柱时较大的金属流速差和温度差是形成锻件折叠、夹伤缺陷的主要原因。当流入立柱型腔内的金属在汇流时存在较大的流速差, 会导致较大流速与较小流速汇流、带动小流速金属翻转形成折叠缺陷; 当立柱局部温差较大、表面温度过高时会使材料塑性发生变化, 易混入氧化皮、脱模剂等杂质, 导致局部难以融入坯料主体, 在高速成形过程中形成材料分离和汇合现象, 造成立柱表面夹伤。可通过优化模具结构控制金属流向、调整工艺参数控制锻造速度和坯料尺寸来有效避免或抑制成形缺陷的产生, 从而解决精密热模锻件出现的折叠、夹伤缺陷的问题。生产试制结果表明, 经过优化的成形工艺有效提高了产品合格率, 并满足成形质量要求。
机械 2026年05月06日
超塑成形压机热系统关键技术

超塑成形压机热系统关键技术

摘要：超塑成形压机广泛用于航空航天制造领域, 伴随航空技术高速发展, 对超塑成形结构件和工艺也提出了更高的要求。传统超塑成形压机存在平台热位移无补偿、炉温匀性差、气液耦合手动控制精度低和换模效率低等问题。针对上述问题, 采用线性膨胀方法补偿平台热位移; 采用新型保温炉门结构与独立控制的分区加热方式, 提升炉温均匀性; 采用气液耦合自动控制方式, 提高超塑成形的效率和精度; 设计适用高温下自动换模装置, 实现高温模具的自动更换。研究结果表明: 所提出的分区独立加热控制策略, 使炉温均匀性≤±5 ℃, 有效提升了超塑成形过程的稳定性和成形质量; 所提出的气液耦合自动控制方式, 使液压力跟随误差≤±20 kN。
机械 2026年04月30日
基于改进扩展随机树算法的焊缝巡检机器人路径规划

基于改进扩展随机树算法的焊缝巡检机器人路径规划

摘要：【目的】旨在研究机器人焊缝巡检自动化路径规划方法及优化机理。【方法】通过理论分析与模拟试验相结合的方法，以RRT*算法为基础，探究基于目标导向的人工势场平滑对RRT*路径规划平滑性和收敛效率的路径规划优化性能的影响，并通过机理推导、模拟试验和方法对比等方法，引入概率值和人工势场优化随机树的扩张方向，根据机器人运动学模型对路径进行修正，通过垂距限值法对路径进行去冗余点处理，最后通过5 次B 样条法对路径进行平滑处理。【结果】结果表明，与目标导向RRT，RRT*及APF-RRT*相比，SPFG-RRT*算法能够使路径满足机器人转向约束及曲率约束，具有更短的路径长度、更高的路径规划效率和更少的拐点，快速扩展随机树算法得到了优化提升。【结论】因此，SPFG-RRT*算法提升了路径规划速度和准确性，能够满足焊缝巡检机器人路径规划需求。
机械 2026年04月30日
搅拌摩擦增材制造技术及应用

搅拌摩擦增材制造技术及应用

摘要：增材制造技术作为第四次工业革命的重要组成部分，近年来受到广泛关注。搅拌摩擦增材制造（Friction stir additive manufacturing, FSAM）是一种衍生于搅拌摩擦焊的新型固相增材制造技术，具有无凝固缺陷、晶粒细小、残余应力小等优点，为铝合金、镁合金等轻质合金构件的高性能快速制备提供新途径。该文以实现FSAM 的工业化应用为出发点， 着重介绍了FSAM 技术的原理和特点，综述了铝合金增材构件的微观结构和力学行为的研究进展，并归纳了其拓展应用的发展现状。最后，展望了FSAM 技术的未来研究方向，为该技术的发展应用提供有益参考。
机械 2026年04月29日
激光熔覆粉末研究综述

激光熔覆粉末研究综述

摘要: 激光熔覆作为一种新兴的表面涂层改性技术,在制备表面强化涂层和材料改性方面发挥着至关重要的作用。熔覆粉末材料是决定熔覆层性能的关键因素之一,已成为激光熔覆技术研究的焦点。首先介绍了激光熔覆技术的核心原理,然后详细阐述了金属粉末、陶瓷粉末和复合粉末等熔覆材料的特点及研究进展,最后对激光熔覆层粉末材料的未来发展方向进行了展望。
机械 2026年04月27日
基于分子动力学的GaN纳米加工中位错演化机制

基于分子动力学的GaN纳米加工中位错演化机制

摘要: GaN 晶体广泛应用于新能源汽车、航空航天和军事等领域, 但硬脆性限制了其加工效率。研究精密加工中不同形状压头对材料破坏损伤的影响是实现GaN 高效韧性去除的关键。采用分子动力学对GaN 晶体Ga 面的压入和划入过程进行模拟,分析了球形压头以及不同朝向的Berkovich 压头对原子堆积和滑移以及刃位错分布和演变规律的影响。在压入过程中, 位错主要分布于压头与材料接触边界的外围; 对于球形压头, Ga 面上的原子滑移主要沿着晶向族的6 个方向; 对于Berkovich压头, 尖锐棱边能有效抑制该方向原子的滑移和位错扩展, 当压头一尖锐棱边朝向[11-20]晶向时, 原子滑移以及位错现象减少, 原子滑移和堆积主要出现在垂直于压头3 个侧面的方向上。在划入过程中, 刃位错主要经历了滑移产生、扩展成型和破坏重组3 个过程。球形压头划入后产生的位错最多, Berkovich 压头尖角朝前划入后产生的位错适中, 且亚表层非晶形变区域均匀, 原子堆积少。
机械 2026年04月27日