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关键词： 分子动力学   h-BN涂层   摩擦磨损   强化机理  

摘要： 导轨表面质量决定了系统精度和可靠性,本研究将具有较强力学性能的六方氮化硼(h-BN)涂覆在镍表面以提高精度导轨的耐磨性.采用分子动力学(MD)模拟的方法建立了镍表面涂覆h-BN模型以研究摩擦学性能,从纳米尺度更好的阐释摩擦磨损机理.系统地研究了力学性能、磨痕深度和形貌及温度和应力.结果表明,X、Y向力呈正弦和余弦变化,峰值随摩擦次数的增多而减少,重复摩擦时的摩擦系数更低,磨痕深度的差值逐渐减小,表明h-BN作为润滑相显著降低了磨损.还发现初次摩擦的剪切应力最小,整个摩擦过程中h-BN温度高于Ni温度,表明h-BN吸收了磨球对工件的部分作用力,阻碍了工件因温度升高而引起的组织相变,对工件内部起到保护作用.

关键词： 微铣削   多重分形   纹理分析   刀具磨损预测   支持向量回归  

摘要： 微铣削加工中的刀具磨损状态对微小型零件关键部位的几何形状和表面质量有着重要影响，是关乎产品质量和性能稳定性的关键因素。然而，由于刀具尺寸过小，在实际加工中难以对刀具磨损状态进行实时监测，且严重影响加工效率。本文提出一种基于加工表面图像分形特征的刀具磨损预测方法，首先，主要利用多重分形分析法提取加工表面图像的多种纹理特征，并与图像采集系统获取的实际刀具磨损值构建数据集；其次，利用特征选择算法和支持向量回归结合的刀具磨损评估技术（ReliefF–SVR）预测刀具磨损。结果表明，所提出方法在多种切削条件下均具有较强的鲁棒性，可以准确预测微铣削过程中的刀具侧面磨损程度，平均预测准确率达93.6%以上。本研究为微小精密零件的实际质量控制提出一种可行可靠的方案。

关键词： AlCrBN涂层   刀具涂层   高速干式切削   多层涂层   磨损  

摘要： 针对AlTiN涂层难以满足高速干式切削加工钛合金的苛刻需求，采用电弧离子镀技术在硬质合金刀具表面制备不同多层结构的AlCrBN/AlTiN多层涂层（交替沉积5次和10次，分别标记为AlCrBN-5和AlCrBN-10），研究多层涂层的结构、硬度、摩擦磨损、高温性能及涂层刀具高速干式切削钛合金性能。多层涂层物相由fcc-（Cr,Al）N和fcc-（Ti,Al）N组成；多层结构可以显著提升涂层的硬度，其中AlCrBN-10涂层具有最高的硬度(4470HK0.05)；多层涂层经1 000℃真空退火处理后，仍具有较高的硬度(～2 790 HK0.05)。摩擦磨损结果表明：多层涂层可以显著降低其摩擦因数和磨损率，其中AlCrBN-10涂层的摩擦因数和磨损率最低，分别为0.56和0.21×10-15m3·N-1·m-1。涂层刀具高速干式切削钛合金结果显示：当速度为100 m/min时，多层涂层刀具的切削寿命略有提升，其中AlCrBN-5涂层刀具的切削寿命为15 min，与AlTiN涂层相比（12 min）提升25%；当切削速度提升至150 m/min时，多层涂层刀具的切削寿命显著提升，其中AlCrBN-10涂层刀具的切削寿命为280 s，与AlTiN涂层相比（80 s）提升250%；不同切削速度下，刀具前刀面和后刀面的磨损均为粘着磨损和氧化磨损。通过在硬质合金刀具表面构筑AlTiN/AlCrBN多层结构涂层，可以显著提升其硬度和高温稳定性，降低其前刀面和后刀面的粘着磨损和氧化磨损，进而提升涂层刀具的高速干式切削钛合金性能。所制备的AlCrBN/AlTiN多层涂层能有效提高刀具表面的高温和抗磨损性能，在高速干式切削领域具有较好的应用情景。

关键词： 熵特征   长短时记忆网络   刀具磨损状态监测   可听声信号   铣刀  

摘要： 基于可听声信号的刀具磨损状态监测具备成本低、传感器安装便捷以及不干扰加工过程等优势，应用前景十分广阔。然而，可听声信号包含大量环境噪声，致使监测精度欠佳。为此，提出一种基于可听声信号熵特征的刀具磨损状态监测方法。首先，提取加工过程中可听声信号的7种熵特征，其次，采用相关性分析方法，选出皮尔逊相关系数绝对值大于0.9的香农熵、小波熵、排列熵和近似熵特征，进而采用长短时记忆网络（long short-term memory， LSTM）构建刀具磨损状态监测模型。试验结果显示，熵特征可抵御噪声干扰，且监测精度均方根误差（root mean square error， RSME）为0.004 1 mm。

关键词： Cr基涂层   锆合金   微观结构   微动磨损   磨损机理  

摘要： 压水堆（Pressurized water reactors， PWRs）内流致振动（Flow induced vibration， FIV）导致的定位格架与燃料棒之间的微动磨损（Grid-to-rod fretting， GTRF）是压水堆燃料包壳失效的主要原因，它可能导致燃料包壳破损，进而引发放射性物质泄漏等一系列严重事故的发生。Cr基涂层作为事故容错燃料（Accident tolerant fuel， ATF）包壳最有发展前景的候选涂层之一，其微动磨损性能研究对于提升核反应堆的安全性、效率和应对复杂服役环境挑战具有重要意义。采用磁控溅射工艺在锆合金表面制备了Cr、CrN、CrAlN和CrAlSiN等四种涂层，分析了涂层的微观结构和物相组成。开展微动磨损试验，探究了锆合金及不同涂层的微动磨损性能及磨损机理。结果表明：不同涂层表面有金属熔滴形成的颗粒物，表面结构致密且硬度相较于锆合金基体更高，其中，CrN涂层表面最为光滑，粗糙度仅为0.10 μm。不同涂层的磨损深度及磨损率相较于锆合金均显著降低，CrN涂层和CrAlSiN涂层磨损程度近似且最轻，其磨损率约为锆合金的1/7，磨损深度约为锆合金的1/5。综合该两种涂层的表面完整性及耐磨损性能，CrN涂层更优。锆合金磨损机制主要为粘着磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损，而不同涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和腐蚀磨损。以上研究成果对于提升ATF材料性能、揭示磨损机制以及推动技术创新与应用的起到重要作用。

关键词： 激光冲击强化   微动磨损   TC4   位移幅值  

摘要： 微动磨损现象普遍存在于航空航天、海洋设备、化工设备和核电能源等领域。由于TC4合金较差摩擦学特性和加工硬化能力，导致其对微动磨损很敏感。为提高TC4合金表面的抗微动磨损特性，拓展其应用场景，对TC4合金表面进行激光冲击强化处理(LSP， Laser shock peening)，试样表层形成了纳米晶层。并借助SRV-IV微动磨损试验机建立不同位移幅值下(50 μm， 100 μm， 150 μm， 200 μm)的微动损伤模型，分析LSP处理前后TC4合金不同位移幅值下的微动磨损性能以及纳米晶粒对微动磨损性能的影响。研究LSP-TC4合金表面纳米晶层在常温环境中的切向微动磨损特性，建立了二类运行微动模型，研究LSP-TC4合金材料损伤机制。结果表明：LSP处理会使合金内部组织细化，产生高密度位错组织，抑制了表面磨损，降低了摩擦系数，提高了强化表面的耐磨性，使接触区域形成的疲劳脱落损伤和微裂纹显著降低，有效抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展。相较于TC4合金，LSP-TC4合金的磨损界面损伤程度随着位移幅值变化的程度较轻。LSP-TC4合金表层晶粒细化的改变导致表层细化晶粒在摩擦热的作用下发生氧化反应，造成表面的O元素的含量明显高于Ti元素，并随着位移幅值的增加逐步上升。LSP技术能够有效改善TC4合金在不同位移幅值下的抗微动磨损性能，改变部分表面磨损形式，降低损伤。

关键词： 滚动轴承   轴承磨损损伤数学模型   仿真预测   疲劳寿命预测   计算云图   滚动体磨损体积损失量   滚动体弹性滑动   能量分布  

摘要： 轴承的磨损损伤对轴承疲劳寿命有一定影响。为了提高对轴承疲劳寿命预测的准确性，选择了太阳轮轴传动的末端6210滚动轴承作为研究目标，并针对4种不同挡位工况进行了轴承磨损损伤分析，以此研究了轴承磨损损伤对轴承疲劳寿命的影响。首先，在不同工况下，对未计及磨损损伤和已考虑到磨损损伤的轴承疲劳寿命进行了仿真分析，并对两者间的比较结果开展了讨论；其次，对不同工况下轴承磨损的结果进行了数据分析；最终，针对轴承磨损损伤进行了疲劳寿命试验，并进行了试验结果和模拟结果之间的对比验证分析。研究结果表明：轴承磨损损坏后会造成轴承在工作中的形变量和等效应力大幅增加，寿命下降最高可达26%；磨损损伤会对轴承滚动体和内外圈的能量、内外圈对滚动体的弹性滑动、系统动能和应变能产生影响；当把轴承磨损损伤因素纳入轴承疲劳寿命的仿真预测时，其与实际寿命最小误差仅为3.62%；考虑磨损损伤轴承疲劳寿命的仿真预测更接近轴承实际寿命。

关键词： 光学双稳态现象   腔光机械系统   光开光  

摘要： 研究了在外加磁场作用下,量子点-混合腔光机械系统中的光学双稳态动力学行为.结果表明:通过调整半导体双量子点间的隧穿耦合强度、外部探测场失谐量、两腔之间的耦合强度及外加磁场强度,可以有效调控光学双稳态的阈值和磁滞回线宽度.进一步分析表明,调节外部探测场失谐量能够实现全光开关.该混合系统具有更高的光学双稳态可控性,可能在全光开关等领域具有潜在应用.

关键词： 弹带   梯度组织   塑性变形   磨损  

摘要： 为深入研究弹带的磨损机制，探索弹带塑性变形的本质，对155mm口径火炮3种弹带的表面形貌、成分、以及各部分组织及硬度对比。研究结果表明：尽管弹带具有不同的结构设计、成分构成以及各异的服役条件，但在服役后，其组织分布呈现出共性规律，其磨损程度与空间位置密切相关。非导转侧磨损普遍较轻，其组织结构主要为等轴组织；弹带凸起部位顶部因摩擦产生细晶组织，而内部组织形貌基本保持不变；导转侧上部磨损最为严重，组织演变由表及里呈现出细晶组织、纤维组织、长条组织、等轴组织的空间分布；导转侧底部的磨损程度低于上部；弹带工作过程中变形集中在表面，距离表面200μm以上的内部组织形貌几乎不发生变化。硬度分析显示，非导转侧的硬度与弹带内部相近，而弹带凸起位置上部与导转侧上部均出现“软-硬”结构，其中细晶组织的硬度最低，纤维组织的硬度最高，等轴组织硬度居中。在三种弹带中，H96-2磨损最为严重，而H96-1磨损最小。

关键词： 稀土   重轨钢   摩擦磨损   疲劳裂纹  

摘要： 为了明确稀土对重轨钢滚动摩擦及疲劳裂纹萌生的影响规律，本文以不同含量混合稀土(La、Ce)的重轨钢为研究对象，采用摩擦磨损试验机、光学显微镜(OM)、智能三维立体显微镜、扫描电镜(SEM)对相同加载条件下的重轨钢珠光体片层、磨损量、表面形貌、塑性变形层、疲劳裂纹进行了测定和观察分析，结果表明：随着稀土(La、Ce)含量(wt%)由0.0030%～0.0089%递增，重轨钢硬度递增，磨损量和变形层厚度递减，珠光体片层厚度递减；随着稀土(La、Ce)含量(wt%)由0.0089%～0.0130%递增，重轨钢硬度递减，磨损量和变形层厚度递增，片层珠光体逐步转变为短棒状和粒状珠光体；高硬度和细化的珠光体片层结构有利于抑制疲劳裂纹扩展，使裂纹呈现深度浅、角度小的特点，钢轨主要以犁沟失效为主；低硬度的短棒状珠光体和粒状珠光体降低了珠光体片层结构的连续性，促进裂纹的萌生和扩展，使裂纹呈现深度深、角度大的特点，钢轨主要以麻点剥落失效为主。