低温共烧陶瓷的增材制造技术综述

摘要:低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics, LTCC)具有优异的介电性能、热稳定性和多功能集成能力,在5G/6G 通信、毫米波雷达、卫星载荷、系统级封装等领域得到广泛应用。然而,传统工艺存在两方面显著局限:一是受成型方式制约,难以实现曲面多层基板的高精度制造;二是工艺流程复杂且对批次规模依赖性强,难以满足单件、小批基板的快速验证需求。增材制造基于逐层堆叠、按需沉积的独特技术路径,为突破上述瓶颈提供了创新性解决方案。文中系统综述了LTCC 增材制造所涉及的材料制备、成型工艺方面的研究动态,分析了当前存在的关键问题,并展望了未来发展方向。

激光熔丝定向能量沉积增材制造技术研究现状与发展趋势

摘要:随着航空、航天、航海等领域的发展,高端装备的服役条件愈加苛刻,对制造业的发展提出了更高的要求。增材制造技术,又称为3D 打印技术,相较于传统制造技术在复杂形状结构制造方面优势显著,有望实现三维空间内特定位置的打印和独特性能的结构打印。激光熔丝定向能量沉积(wire-based laser directed energy deposition,W-LDED)技术作为增材制造技术的重要分支,具有高效率、高精度和高材料利用率等显著优势,在高端装备制造领域具有广阔的应用前景。尽管W-LDED 技术具有诸多优点,但其工艺参数选择、多次热循环以及制造过程精确控制和可重复性等方面仍存在诸多挑战,沉积质量和制造稳定性受多种因素影响,如何解决这些现状难题是当前国内外的研究重点。基于此,本文从工艺参数优化、沉积质量分析和组织成分调控三个方面对W-LDED 技术的研究现状进行了详细介绍,分析了不同参数对成形质量和制造稳定性的影响,提出了优化策略,进一步总结了W-LDED 技术当前的应用场景,并对该项技术的未来发展趋势提出了设想,包括材料创新设计与发展多功能复合材料、成形机理研究、建立工艺-缺陷-组织性能预测模型、增/减材一体化制造新方法和大尺寸、高精度、多功能装备开发。

PCBN刀具和材料存在的问题及发展思考

摘要:介绍了PCBN刀具和材料在国内的研究和市场现状。经过近50年的发展,PCBN 刀具在国内占比7%左右,全球占比6%左右,实际规模与理论预期存在差距,分析其未达到预期的主要原因是PCBN的成型性和可加工性差、生产制造成本高、强度韧性低。提出大腔体合成技术、更高效先进的PCBN 加工技术、高强度高韧性PCBN合成技术及PCBN铣刀是未来PCBN刀具和材料的发展方向。

金属增材制造的前沿技术创新与应用

摘要:回顾了2024年金属增材制造的最新研究进展与热点应用,涵盖了新材料开发与应用、制造工艺的新突破、自动化与智能化的提升、软件开发的新进展、重点行业的最新应用以及行业标准与政策新动态等方面。随着新型金属合金材料的不断出现,金属增材制造在航空航天、汽车、医疗等行业得到了广泛应用。制造工艺的创新和智能化技术的结合显著提升了生产效率和质量控制。尽管面临材料成本高、生产效率低等挑战,金属增材制造在技术、标准和市场的不断发展中展现出广阔的前景,尤其在智能制造、绿色制造和个性化定制领域具有巨大潜力,未来有望实现更广泛的应用。

面向光学元件磨削加工的机器人力控系统研究

摘要:随着自由曲面光学元件加工需求日益增长,能短周期高柔性智能化成线的超精密磨削、抛光设备及工艺成为光学元件批量生产的关键。传统超精密磨削机床设计周期长、制造及投入成本高,难以满足中小批量定制的多样化市场应用。基于大工作空间、低成本且智能化、柔性化的六轴工业机器人,提出了机器人主动柔顺力控磨削方法,探究机器人力控磨削作业的运动控制,研究力控法兰特性从而掌握力控控制策略;基于力控磨削工艺实验求解建立稳定磨削力模型,实现通过控制力控期望力来实现机器人恒定磨削深度,粗磨阶段有效提升工件面形质量,相较于机器人无力控磨削,机器人力控磨削峰谷值(peak-to-valley,PV)提升了57.8%,均方根值(root mean square, RMS)提升了63.5%。

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。

高速滚动轴承打滑动力学理论和试验研究进展

摘要:打滑及其引发的打滑损伤是高速滚动轴承长期存在的问题,系统梳理了滚动轴承打滑动力学理论模型和打滑测试方法的研究进展,归纳了圆柱滚子轴承和角接触球轴承打滑特性的影响因素,总结了关键参数对轴承打滑特性的影响机理,并阐述了轴承打滑的部分预防措施,提出了高速滚动轴承打滑特性需要进一步完善和深入的研究方向为建立适用的轴承打滑简化预测方法,采用热弹流润滑模型计算牵引系数,考虑轴承腔内的润滑油分布和轴承温度场建立热流固耦合动力学模型,开发适用于主机设备的轴承打滑率实时监测装置。

有限元数值模拟在增材制造领域的研究及应用现状

摘要:增材制造是一种新兴的材料成形技术,其成形过程为典型的非平衡凝固过程,涉及复杂的温度、热力、相变等物理现象,使用传统方法难以对增材制造过程中物理量的变化进行测量和分析。将有限元数值模拟技术应用于增材制造中,可以很好地对加工过程和结果进行计算和预测,提高增材工艺研究开发效率,并降低成本。从有限元数值模拟方法、有限元数值模拟软件介绍和在增材制造领域的应用现状3 个方面进行综述,分析了有限元数值模拟技术在增材制造领域优势与局限性,并对未来发展趋势进行展望。

机器学习在粉末冶金中的应用研究

摘要:粉末冶金是实现金属构件高性能近净成形的重要技术,其应用范围涵盖航空航天、生物医疗、汽车制造等高端领域。然而,粉末冶金涉及的材料体系复杂、工艺参数众多,材料成分—工艺—组织—性能之间的关系呈现典型的高维非线性特征,传统的试错法研发模式效率低下且难以实现工艺窗口的精准控制。机器学习作为人工智能的核心技术,为粉末冶金领域的成分设计、过程控制和性能预测提供了数据驱动的新范式。本文系统综述了机器学习在粉末冶金中的应用研究进展,从粉末原材料表征、成形过程建模与优化、构件质量预测与控制三个维度梳理了典型应用场景,分析了监督学习、无监督学习、深度学习等算法在其中的适用性与优势,深入讨论了数据稀疏性、模型可解释性、跨场景泛化能力等当前面临的挑战,并展望了物理信息机器学习、多目标优化、数字孪生等未来发展方向。研究表明,机器学习能够有效挖掘粉末冶金过程中的高维非线性关系,与粉末冶金知识的深度融合将是推动该领域智能化发展的关键路径。

塑料齿轮传动高承载技术发展与应用

摘要:围绕塑料齿轮承载能力及在动力传动领域应用的问题,介绍了塑料齿轮的失效形式与承载能力,给出了目前的材料与工艺水平下塑料齿轮承载的基础数据,从新材料应用、润滑等工况条件改善、材料结构工况协同设计等方面阐述了提高塑料齿轮承载能力的措施,介绍了高承载塑料齿轮在汽车发动机传动、轻型车辆主传动、小型航发附件机匣传动等动力传动场景的应用实践和潜力。