热障涂层陶瓷层结构研究现状及发展趋势

摘要:热障涂层(TBC)在先进航空航天发动机的热防护方面发挥着至关重要的作用。新一代航空发动机对温度有着更高的要求,这对当前的热障涂层系统的热防护性能和寿命提出了新的挑战。传统的氧化钇稳定氧化锆(YSZ)热障涂层因其自身的局限性,已经无法满足新一代航空发动机的需要。目前,针对热障涂层的研究主要集中于设计新的TBC 架构,在各种不同的设计中,层片状结构、双峰结构、柱状结构、双陶瓷层结构和功能梯度结构已经被证实能够有效提升热障涂层的高温性能和使用寿命。以上述几种不同结构的TBC 为切入点,对目前研究较为成熟的几种新型TBC 架构进行评价。首先,系统介绍了几种陶瓷层结构的微观组织和制备方法;分析了不同陶瓷层结构的优缺点和适用性。进一步揭示了传统热障涂层的失效机理和局限性;详细分析了不同陶瓷层结构对涂层抗烧结性能和抗热震性能的影响。最后对不同的涂层结构提出了性能改进策略,并针对不同的涂层制备工艺及结构优化方向进行了展望,以期提高热障涂层的性能,满足航空发动机、燃气轮机等高精尖领域未来的使用需求。

类金刚石薄膜的制备及摩擦学性能调控研究现状

摘要:类金刚石薄膜(DLC)因其卓越的耐磨性、低摩擦因数、高硬度等特点,在汽车工业、航空航天、机械制造等领域得到广泛的应用。为了延长机械零部件在磨损、腐蚀等环境下的服役寿命,目前开发了多种先进的DLC 薄膜性能调控技术,实现了对机械零部件性能的强化。研究领域的相关内容和方法正在不断地丰富和完善,但目前缺少这类综述论文,此类论文对于引领整个行业和领域的发展显得尤为重要。从DLC 薄膜的制备技术、工艺参数优化、元素掺杂改性、梯度构筑和表面织构化等方面,系统总结国内外相关耐磨性能的研究工作。大量研究发现,适当调控工艺参数可以提高DLC 薄膜的硬度和耐磨性;元素掺杂可以改善DLC 薄膜的结构和性能,实现高弹性恢复、低摩擦磨损;梯度构筑可以增强DLC 薄膜的附着力、硬度、抗磨损性;表面织构化可以改善DLC 薄膜的摩擦学性能。因此,通过精细调控工艺参数、掺杂元素和含量、表面结构设计等,可以有效改变DLC 薄膜的微观结构,增强其附着力、硬度和抗磨损性,这些改进有助于延长机械零部件在严苛条件下的使用寿命。通过全面调整DLC 薄膜的制造工艺及其他策略,以实现其耐磨性能的全面提升,填补了行业内对DLC薄膜性能优化方面系统性综述的空缺,对相关技术领域的进一步发展具有重要的指导性意义。

金属切削液技术的研究进展及发展现状

摘要:近年来,随着新能源汽车、航空航天、高端装备制造等行业的快速发展和人工智能、大数据等技术的融合应用,工业母机将向更高程度的高端化、智能化和绿色化迈进。切削液是金属切削过程中实现高效、精密及低成本的必要条件,而随着机械制造业的快速发展,传统切削液的低使役性能与核心零部件高质量制造需求间的矛盾日益凸显;另一方面,切削液的绿色应用和安全处置也已成为制约行业绿色化发展的绊脚石。因此,解决传统切削液的系列问题是整个机械制造业和环保领域面临的重大研究课题。本文以传统切削液存在的局限性为切入点,从环保、经济和功能型3 个维度对现阶段切削液的研究进行整理,综述了相关润滑冷却机理、工艺效果和参数优化的最新研究进展,分析了不同切削液的优劣势及其在发展过程中存在的问题。最终从工业实际应用角度出发,对金属切削液进行了展望,为实现我国切削液技术向功能化和绿色化的国产替代提供了理论思路和研究方向。

异质材料钎焊技术与应用研究进展

摘要:轻量化、高性能与多功能化是当前制造业的新兴趋势,在该趋势的推动下,材料连接技术逐渐向多材料、混合结构的方向发展,从而显著提升了对异质材料连接的需求. 异质材料连接技术能够充分发挥不同材料的性能优势,满足现代工业对结构轻量化、功能集成化和性能最优化的要求. 然而,异质材料在连接过程中,由于物理、化学和热力学性质的显著差异,容易出现物相不相容、受热不均匀、界面化合物不稳定、残余应力较大等难题. 针对上述问题,文中总结了近年来异质材料钎焊领域的相关研究和应用现状. 首先,从被连接母材的角度出发,介绍了陶瓷与陶瓷基复合材料、高温合金和金刚石3 种典型异质材料钎焊问题的研究热点;其次,从连接方法的角度,介绍了熔钎焊等新兴钎焊工艺和技术的发展现状;最后,总结了异质材料钎焊技术的应用以及所面临的关键问题,并对其未来的发展趋势和技术难点进行了展望.创新点: (1) 从被连接母材和连接技术两个角度出发,梳理了国内外关于异质材料钎焊连接问题的研究现状.(2) 提出了异质材料钎焊技术所面临的问题,并展望了其未来发展方向.

无轴承永磁薄片电动机关键技术研究及发展综述

摘要:无轴承永磁薄片电动机除了具有传统无轴承永磁电动机无摩擦磨损、高速、高精度和寿命长等优点外,还具有体积小,密封性好和功率因数高等优点,在半导体制造、医疗和化学工业等对洁净度要求极高的领域具有重要应用价值。阐述了无轴承永磁薄片电动机的基本运行原理,归纳总结了无轴承永磁薄片电动机的结构参数优化设计、控制策略和无传感器自检测技术3项关键技术的研究进展,展望了无轴承永磁薄片电动机结构参数设计、全速域解耦和无传感器技术等未来的发展趋势。

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。

滚动轴承摩擦学简论

摘要:滚动轴承摩擦学是摩擦学的一个典型专业研究领域。在滚动轴承的发展历程中,摩擦学始终是其技术体系中重要的基础理论与关键核心技术之一,尤其是在节能减碳的当代,其主导作用更加突出。简述了有关滚动轴承摩擦学的发展历史及里程碑事件,提炼了滚动轴承的摩擦、磨损与润滑的摩擦学特性,介绍了摩擦学设计与应用在滚动轴承中所取得的主要成果,列举了滚动轴承摩擦学的研究方向及热点课题。同时指出,滚动轴承摩擦学的研究呈现散发状、碎片化的现状,如何将有关滚动轴承摩擦学的理论学说与工程经验集成起来,搭建一个系统而完整的滚动轴承摩擦学知识体系框架,对于促进轴承工业的科技进步与创新,具有十分重要的意义。

多电极电弧焊接与增材制造技术的现状与未来趋势

摘要:针对成型件高精度控形与低损伤控性的实现需求,以及在增加熔敷量的同时达到热源热、质、力深度解耦的目标,多电极电弧焊接/增材技术已逐渐成为学术界与工业界共同关注的热点。本文对多电极电弧工艺的发展历程进行了系统综述,全面梳理了多电极电弧焊接与增材领域的前沿研究成果,并对多电极电弧中不同类型的耦合电弧进行了分类总结,多电极电弧系统通过引入多个电极,实现了对耦合电弧热质力传输过程的更精细调控,有助于优化沉积层的成形质量,降低缺陷,提高制造精度。强调了不同类型多电极电弧工艺在热源和电极排布方式,热质力解耦传输特性的区别,总结了焊接过程参数对耦合电弧稳定性的影响机制,最后,本文提出了适用于电弧熔丝增材制造领域的多电极电弧特性,探索复合材料构件的高性能制造,搭建新型多电极电弧技术的工艺数据库,为耦合电弧和多电极电弧增材制造技术的应用推广提供有价值的参考。

超硬磨料砂轮数字化设计及磨削关键技术研究

摘要:本文探讨了超硬磨料砂轮在精密加工中的数字化设计及磨削关键技术。通过三维建模、仿真分析及磨料可控排布技术,实现了砂轮设计的精确控制。研究了高速超高速磨削、砂轮修整及磨削过程监测与控制等关键技术,以提升加工精度、效率和砂轮寿命。同时,还开展了不同磨粒排布形式的磨削试验,发现磨粒有序排布下磨削温度及磨削力要比其他排布形式要小,磨削性能更优越。这些技术广泛应用于汽车、航空航天、风电等领域,展现了广阔的应用前景。未来,随着科技进步,数字化设计将更加智能,高速磨削技术将普及,砂轮修整与磨削过程控制将更加智能化,推动机械加工技术的进一步发展。

冷喷涂固态增材制造技术:演变、现状与机遇挑战

摘要:增材制造技术是一种典型的颠覆性制造技术,通过“自下而上”的材料累加成形方式,可实现传统制造方法难以完成的复杂结构。冷喷涂固态增材制造技术,因其独特的固态金属粉末高速碰撞沉积特性,展现出显著的技术优势和应用潜力。本文系统阐述了冷喷涂固态增材制造技术的概念、发展历史、技术优势及挑战,并重点分析了此技术在受损零部件修复与再制造等领域的典型应用。研究表明,冷喷涂固态增材制造技术具备沉积效率高、结合强度高、涂层致密性好等优点,尤其在高强高塑性沉积体制备和复杂构件修复方面展现出独特优势。然而,该技术也面临沉积体塑韧性不足、薄壁构件易变形开裂及喷嘴寿命短等挑战。本文总结了冷喷涂固态增材制造技术的研究进展,指出了未来发展方向,为推动该技术在航空航天、汽车制造等领域的广泛应用提供了理论参考和实践指导。