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.

原子层刻蚀:工艺、材料兼容性与应用研究进展

摘要:原子层刻蚀(Atomic Layer Etching,ALE)是一种基于“表面改性-刻蚀”循环机制的原子级精度材料去除技术,凭借其单层自限性、高选择性和三维均匀性,被广泛应用于半导体制造、纳米器件加工及光电子器件开发等领域。根据刻蚀过程所需能量来源不同,ALE 技术主要分为热原子层刻蚀(T-ALE)、激光原子层刻蚀(L-ALE)、离子束原子层刻蚀(IB-ALE)和等离子体原子层刻蚀(P-ALE)。文章综述了各类ALE 技术的基本原理、工艺特征及最新研究进展,重点探讨了等离子体原子层刻蚀(P-ALE)在硅基材料、氮化硅、氧化硅及过渡金属化合物等体系中的最新应用。同时,对比国内外发展现状,提出国内ALE 技术有待突破多材料兼容性、工艺稳定性及环保前驱体开发等挑战。最后,展望了ALE技术的未来发展方向,包括激光-等离子体耦合工艺、机器学习驱动的智能化控制及低全球变暖潜能值(GWP)气体替代,为下一代原子级制造技术的研发与应用提供理论支撑。

机器学习的发展现状及其在激光增材制造中的应用

摘要:激光增材制造技术可以快速制造出形状结构复杂且尺寸精度高的零件,被广泛应用于汽车、航空航天和医疗器械等领域。在激光增材制造过程中,为了得到性能更佳的合金和适用于不同材料的工艺参数,需要进行大量的反复试验,耗时且成本较高。机器学习通过输入试验数据和采用特定的算法,建立起能泛化的模型并通过自我更新和优化来不断提高结果的准确性,可以有效预测增材制造材料的成分、性能和缺陷,在高性能辅助材料开发方面具有广阔的发展前景。从上述三方面总结了近年来机器学习在激光增材制造中的应用实例,并提出了其未来发展的趋势及应用方向。

超高速激光熔覆技术研究现状及发展展望

摘要:作为电镀和热喷涂的替代技术,超高速激光熔覆技术自问世以来备受瞩目。通过与常规激光熔覆技术对比,阐明超高速激光熔覆的技术原理;与电镀、热喷涂、常规激光熔覆等技术对比,分析其技术特点和优势。从设备、材料、工艺、组织和应用等方面综述超高速激光熔覆技术的研究现状,分析该技术的不足,并对其研究及应用发展提出建议。

激光增材制造表面完整性理论与控制技术的研究现状

摘要:激光增材制造技术虽然具有极高的设计灵活性和制造多功能性,但在应用中其制造的一致性、重复性和质量的可靠性、可预测性难以保证,这就意味着开展表面完整性的理论与控制技术研究,实现以服役性能的精准保证为目标的加工过程定量控制,将成为推动激光增材制造过程精准调控的关键。因此,通过实验和仿真来研究工艺-结构-性能-服役(PSPP)关系是进一步提高增材制造能力的行之有效的策略。本文首先简要概述了激光增材制造技术的分类,并对过程控制进行了描述;然后,讨论了表面微观结构、内部缺陷、表面粗糙度和残余应力如何影响激光增材制造构件的力学和服役性能;并探讨了引入机器学习对PSPP 的非线性过程的影响;最后,讨论了激光增材制造表面完整性控制技术未来的发展趋势。

多功能超滑涂层的研究进展

摘要: 在漫长的进化历程中,自然界的生物演变出诸多独特结构,为科技发展提供了源源不断的灵感。其中,荷叶表面呈现的疏水特性极大地激发了研究人员对表面湿润性领域的深入探究。为进一步解决超疏水涂层在极端条件下(如机械磨损、化学腐蚀和温度变化)可能失效的固有缺陷,润滑油被引入其表面,从而制备出高性能的超滑涂层。结合国内外相关研究,综述超滑表面在防腐蚀、除冰霜及耐磨损3个功能方向的研究进展。最后,针对超滑涂层面临的磨损与老化问题,以及如何提高其耐久性与使用寿命等当前挑战,进行了总结与展望。

工业5.0环境下面向生产调度的人本融合技术

摘要:工业5.0 引领制造业向以人为本的智能制造(人本智造)变革,制造系统中不同岗位和角色的人展现出更多样化和更全面的操作、智能和社会属性。针对生产调度这一典型场景,在人-信息-物理生产系统(Human-cyber-physical production system,HCPPS)的语义下,定义感知层-认知层-决策层贯通的智造回路环,从环内操作人融合的适应性创新、环上决策人融合的智能化创新和环外社会人融合的可持续创新这三个角度,构建多层次人本融合框架;并分别提出面向操作人融合的适应性调度技术、面向决策人融合的人-机混合智能技术和面向社会人融合的可持续协同优化技术;最后,以飞机脉动总装线典型调度场景为案例,验证了所提技术的有效性,为实现工业5.0 的人本智造提供理论和技术实践参考。

金属增材制造装备质量可靠性问题及工作体系研究

摘要:以增材制造构件为中心综述了增材制造工艺质量可靠性工作开展的现状,分析了影响构件质量的主要因素,梳理了典型增材装备常见故障模式及主要的验收测试标准及方法,剖析了国内增材制造装备可靠性工作现存问题,最终构建了涵盖增材制造装备及其关键功能部件设计、制造、验收、使用的质量可靠性工作体系,为增材制造装备质量可靠性工作的开展提供了一定的参考和建议。

表面织构电解加工技术研究进展

摘要:表面织构在能源、光学、电子、信息技术、生物和摩擦学等领域具有重要应用,其加工工艺是制造技术研究的重要内容。由于所加工表面织构具有无毛刺、翻边等优点,电解加工成为表面织构的重要制造技术方法和技术研究热点,故详细介绍了五种典型表面织构电解加工技术在方法创新、材料去除机制、加工过程建模及加工工艺等方面的研究进展,给出了电解加工表面织构的典型结构和材料,指出提高加工效率和加工自动化程度是未来表面织构电解加工技术的发展趋势。

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。