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焊接学报 2024年第4期45卷 43-48,56,I0005,I0006页

作者：杨鑫韩红彪闫晨宵王锐河南科技大学洛阳471003 河南省机械设计及传动系统重点实验室洛阳471003 龙门实验室洛阳471003

为了研究旁轴激光熔丝增材制造过程中,焊丝送入熔池的方位对沉积层成形的影响,进行了不同送丝角度和送丝方式下的单道激光熔丝沉积试验,分析对比了沉积层的层宽、层高、表面粗糙度、截面形貌和基板熔深随送丝角度和送丝方式的变化规律.... 详细信息

为了研究旁轴激光熔丝增材制造过程中,焊丝送入熔池的方位对沉积层成形的影响,进行了不同送丝角度和送丝方式下的单道激光熔丝沉积试验,分析对比了沉积层的层宽、层高、表面粗糙度、截面形貌和基板熔深随送丝角度和送丝方式的变化规律.结果表明,旁轴送丝的送丝角度和送丝方式对激光熔丝单道沉积层的成形都有一定影响,且送丝方式大于送丝角度对沉积层尺寸和形状的影响;随着送丝角度的增大,3种送丝方式的基板熔深都逐渐减小,前置送丝和后置送丝沉积层的层宽逐渐减小,层高逐渐增大,而侧置送丝沉积层的层宽、层高和表面粗糙度则变化较小;前置送丝和后置送丝沉积层的截面形状呈对称的圆弧形,侧置送丝沉积层的截面形状不对称,最高点偏向焊丝一侧.

关键词：激光熔丝增材制造沉积送丝方式送丝角度单道沉积层

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基于正交试验的电火花沉积电极摆动工艺

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焊接学报 2025年第3期46卷 43-50,136页

作者：郑广振韩红彪王锐张鹏河南科技大学机电工程学院洛阳471003 河南省机械设计及传动系统重点实验室洛阳471003

为了探索电火花自动沉积工艺,设计并进行了电极摆动正交试验和多道多层连续沉积试验,分析电极摆动工艺参数对单道沉积层成形的影响和电极摆动对多道多层连续沉积的沉积效率、材料转移效率的影响.结果表明,电极纵向运动时,通过电极摆动... 详细信息

为了探索电火花自动沉积工艺,设计并进行了电极摆动正交试验和多道多层连续沉积试验,分析电极摆动工艺参数对单道沉积层成形的影响和电极摆动对多道多层连续沉积的沉积效率、材料转移效率的影响.结果表明,电极纵向运动时,通过电极摆动可提高电极和工件的接触面积,使沉积点均匀分布,提高电火花沉积的沉积效率和材料转移效率.电极摆动进行单道沉积时,电极摆动幅值、摆动间距和运动速度影响了单道沉积层的表面形貌、平均宽度、平均波动值、沉积效率和材料转移效率;影响沉积效率和材料转移效率的主次因素为运动速度、摆动间距和摆动幅值,影响平均宽度的主次因素为摆动幅值、运动速度和摆动间距,影响平均波动值的主次因素为摆动间距、运动速度和摆动幅值.创新点:发现电极摆动可提高电火花沉积的沉积效率和材料转移效率,探明了影响单道沉积层沉积效率、材料转移效率、平均宽度和平均波动值的主次因素.

关键词：电火花沉积电极摆动沉积效率工艺参数

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电火花沉积的放电参数闭环控制系统研制

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焊接学报 2023年第9期44卷 53-59,I0006页

作者：侯玉杰韩红彪杨鑫郑广振河南科技大学洛阳471003 河南省机械设计及传动系统重点实验室洛阳471003 龙门实验室洛阳471003

为实现电火花沉积的自动化,研制了一种电火花沉积的放电参数闭环控制系统,能够实时采集沉积过程中的放电参数,基于放电脉冲平均电压与接触力呈反比的线性规律,通过调节进给电机和进给滑台控制工件与电极的接触力进行放电脉冲平均电压的... 详细信息

为实现电火花沉积的自动化,研制了一种电火花沉积的放电参数闭环控制系统,能够实时采集沉积过程中的放电参数,基于放电脉冲平均电压与接触力呈反比的线性规律,通过调节进给电机和进给滑台控制工件与电极的接触力进行放电脉冲平均电压的闭环控制,实现了电极的自动进给调节.采用模块化技术设计了控制系统的模拟电路、数字控制电路和控制软件,缩短研制周期,使可靠性得到保证,便于升级和扩展.电火花沉积的试验结果表明,研制的放电参数闭环控制系统能够实现电极与工件的稳定接触,获得均匀致密的沉积层,便于实现电火花沉积的自动化操作,有利于电火花沉积技术的推广应用.

关键词：电火花沉积放电参数闭环控制接触力

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Ar/N_(2)-Ar共溅射Ti掺杂对Ta_(2)O_(5)涂层光学和力学性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1574-1581页

作者：晁瑞蔡海潮李航吕文雪薛玉君河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 河南省机械设计及传动系统重点实验室河南洛阳471003 高端轴承河南省协同创新中心河南洛阳471003 莱芜技师学院山东莱芜271100

为了探索Ar/N_(2)-Ar共溅射Ti掺杂对Ta_(2)O_(5)涂层光学性能和力学性能的影响,采用射频和直流磁控共溅射技术在玻璃基底表面制备了Ta_(2)O_(5)、N_(2)-Ta_(2)O_(5)、Ti-Ta_(2)O_(5)和N_(2)-Ti-Ta_(2)O_(5)涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征了Ta_(2)O_(5)、N_(2)-Ta_(2)O_(5)、Ti-Ta_(2)O_(5)和N_(2)-Ti-Ta_(2)O_(5)涂层的微观结构和表面形貌;通过紫外可见分光光度计测试了涂层的光学参数;采用纳米压痕仪测试了涂层的硬度和杨氏模量。XRD测试结果表明,Ta_(2)O_(5)、N_(2)-Ta_(2)O_(5)、Ti-Ta_(2)O_(5)和N_(2)-Ti-Ta_(2)O_(5)涂层主要以Ta_(2)O_(5)为主体的非晶相结构组成。SEM和AFM结果显示,沉积在玻璃基底上的涂层未出现大面积空隙,溅射粒子在基底表面均匀堆积生长,并且涂层沉积厚度基本一致,厚度误差在5%以内。分别引入N_(2)和Ti及N_(2)-Ti共掺杂,均可降低Ta_(2)O_(5)涂层的粗糙度。光学测试结果表明,分别引入N_(2)和Ti元素,可以提高Ta_(2)O_(5)涂层的平均透射率至81%以上,而N_(2)-Ti共掺杂制备的N_(2)-Ti-Ta_(2)O_(5)涂层平均透射率降低。力学测试结果显示,与Ta_(2)O_(5)涂层对比,N_(2)-Ta_(2)O_(5)和N_(2)-Ti-Ta_(2)O_(5)涂层的硬度显著增大,Ti-Ta_(2)O_(5)涂层硬度基本一致。弹性指数(H/E)和塑性指数(H^(3)/E^(2))表明,N_(2)-Ta_(2)O_(5)涂层和N_(2)-Ti-Ta_(2)O_(5)涂层具备更好的断裂韧性和抗塑性变形能力。在玻璃表面制备Ta_(2)O_(5)掺杂N_(2)和Ti元素的涂层,可以实现以N_(2)-Ta_(2)O_(5)涂层和N_(2)-Ti-Ta_(2)O_(5)涂层为代表的、同时具备优异光学性能和力学性能的多功能涂层。

关键词：磁控溅射 N_(2)-Ti-Ta_(2)O_(5) 涂层光学性能力学性能

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圆光栅测角误差实时补偿方法研究

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机电工程 2023年第10期40卷 1633-1640页

作者：孙秀照雷贤卿王笑一河南科技大学河南省机械设计及传动系统重点实验室河南洛阳471003

误差补偿是提高圆光栅测角精度的常用手段。一些机床和精密仪器由于没有位置测量元件误差补偿功能,无法进行圆光栅的误差在线补偿。针对这一问题,提出了一种中继式的圆光栅测角误差实时补偿方法。首先,分析了圆光栅测角误差的补偿原理,... 详细信息

误差补偿是提高圆光栅测角精度的常用手段。一些机床和精密仪器由于没有位置测量元件误差补偿功能,无法进行圆光栅的误差在线补偿。针对这一问题,提出了一种中继式的圆光栅测角误差实时补偿方法。首先,分析了圆光栅测角误差的补偿原理,建立了谐波拟合函数和圆光栅测角误差补偿模型;然后,进行了误差补偿模块的硬件选型,设计了以差分芯片为核心的信号转换电路,包括差分信号转单端信号电路和单端信号转差分信号电路,开发了误差补偿模块的嵌入式软件,将所设计的误差补偿模块插入到圆光栅的信号输出通道,建立了基于中继式误差补偿模块的试验系统;最后,采用雷尼绍校准装置采集了圆光栅的原始误差数据,使用谐波函数对测角误差数据进行了拟合,应用误差补偿模型,利用误差补偿硬件模块,对圆光栅测角误差进行了在线补偿试验。研究结果表明:对测角误差最大值为134.59″的圆光栅进行补偿后,其误差最大值可减小到12.62″,可见采用误差实时补偿方法可以显著提高圆光栅测角精度。

关键词：伺服控制系统角度位置反馈装置精密仪器圆光栅测角精度误差补偿模型硬件补偿谐波函数

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稀土Ce共溅射沉积(AlCrNbTiVCe)N涂层的高温摩擦学性能

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稀有金属材料与工程 2023年第2期52卷 527-534页

作者：畅为航雷贤卿蔡海潮薛玉君李航河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 河南省机械设计及传动系统重点实验室河南洛阳471003 洛阳LYC轴承有限公司航空精密轴承国家重点实验室河南洛阳471023 南阳理工学院河南南阳473004

研究了稀土Ce与AlCrNbTiV高熵合金磁控共溅射(AlCrNbTiVCe)N涂层500℃下的摩擦学性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)表征涂层的表面形貌、成分、物相和价态。通过纳米压痕仪、球盘式摩擦磨损试... 详细信息

研究了稀土Ce与AlCrNbTiV高熵合金磁控共溅射(AlCrNbTiVCe)N涂层500℃下的摩擦学性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)表征涂层的表面形貌、成分、物相和价态。通过纳米压痕仪、球盘式摩擦磨损试验机和白光干涉三维形貌仪测试涂层的力学性能和摩擦学性能。结果表明采用磁控溅射技术可以制备出性能良好的(AlCrNbTiVCe)N涂层,Ce的引入改善了涂层微观组织和结构,增强了涂层的硬度,提高了涂层的抗塑性变形能力和抗弹性变形能力,进而使涂层具有良好的摩擦磨损性能。在室温下(AlCrNbTiVCe)N涂层的摩擦因数和磨损率与未含Ce的(AlCrNbTiV)N涂层相比均显著降低,其磨损机制为轻微的磨粒磨损和粘着磨损;在500℃下(AlCrNbTiVCe)N涂层具有比室温下更低的摩擦因数,其磨损机制以氧化磨损为主,这是由于涂层表面存在CeO2,起到了改善涂层摩擦性能的作用。在磁控溅射工艺中引入Ce元素,可以获得摩擦学性能优良的(AlCrNbTiVCe)N涂层。

关键词：磁控溅射稀土元素高熵合金涂层高温摩擦学性能

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基于人像识别和感兴趣区域定位的红外图像测温研究

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电子测量与仪器学报 2023年第2期37卷 186-192页

作者：马琳刘春阳谢赛宝班宇煊隋新黄艳杨晓康河南科技大学机电工程学院洛阳471003 河南省机械设计及传动系统重点实验室洛阳471003 龙门实验室洛阳471003

非接触式温度测量是应对“新冠”、流感等传播性疫情进行大流量防疫筛查的有效手段,可以避免交叉感染的风险,能够实现公共场合的人体体温监测。本文基于YOLOv5和红外相机设计了人像识别及测温系统,使用红外图像进行人脸目标检测,提出了... 详细信息

非接触式温度测量是应对“新冠”、流感等传播性疫情进行大流量防疫筛查的有效手段,可以避免交叉感染的风险,能够实现公共场合的人体体温监测。本文基于YOLOv5和红外相机设计了人像识别及测温系统,使用红外图像进行人脸目标检测,提出了一套依靠人脸及遮挡物的额头区域辅助定位算法。针对人像以及有眼镜、口罩、帽子等遮挡情况构建了数据集,对红外图像的人像识别进行了训练和预测,实现了针对面部感兴趣区域(额头)的精准定位,并通过该定位实现人体测温,采用C#开发了软件界面,实现了对红外图像及其温度的可视化显示与管理。经过实验测试,基于YOLOv5的预测平均准确率为94%,额头区域的辅助定位精度达到97.3%,算法对红外测温效果的影响在±0.15℃以内。系统可长期运行,且对多应用场景具有较好的适用性。

关键词：红外测温深度学习人像识别 YOLO算法精准测温

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沉积压力对石墨共溅射沉积(AlTiVCrNb)CxNy涂层结构及摩擦学性能的影响

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表面技术 2024年第19期53卷 61-69,140页

作者：张英豪侯雪滨蔡海潮薛玉君裴露露田昌龄河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 河南省机械设计及传动系统重点实验室河南洛阳471003 高端轴承河南省协同创新中心河南洛阳471003 漯河技师学院机械工程系河南漯河462000

目的研究不同沉积压力对磁控溅射(AlTiVCrNb)CxNy涂层微观结构及摩擦学性能的影响。方法采用非平衡射频磁控溅射法制备(AlTiVCrNb)CxNy涂层,利用相关设备分析涂层成分、形貌、晶向结构及各元素的化学形态,进一步采用纳米压痕仪、往复滑... 详细信息

目的研究不同沉积压力对磁控溅射(AlTiVCrNb)CxNy涂层微观结构及摩擦学性能的影响。方法采用非平衡射频磁控溅射法制备(AlTiVCrNb)CxNy涂层,利用相关设备分析涂层成分、形貌、晶向结构及各元素的化学形态,进一步采用纳米压痕仪、往复滑动摩擦磨损试验机和白光干涉形貌仪,对涂层的硬度、弹性模量和摩擦磨损性能进行表征。结果随着沉积压力的增大,(AlTiVCrNb)CxNy涂层表面形貌由分散柱状转变为花朵形柱状聚集,涂层截面形貌间隙度呈现先降低、后升高的趋势。在沉积压力为0.4 Pa时,涂层的致密性达到最优。(AlTiVCrNb)CxNy涂层的硬度和弹性模量随着沉积压力的增大,因受涂层中碳sp3键相对含量变化的影响,呈现出先升高、后降低的趋势,硬度最大值为21.23 GPa。在沉积压力为0.4 Pa、载荷为5 N时,涂层在摩擦磨损过程中因sp2团簇在对磨球表面形成质量较良好碳转移膜,(AlTiVCrNb)CxNy涂层的平均摩擦因数及磨损率达到最低,分别为0.261和0.69×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。结论沉积压力的变化对(AlTiVCrNb)CxNy涂层的微观结构、力学性能及摩擦学性能产生较大影响,通过石墨共溅射可以制备出结构组织优良、摩擦性能较优异的(AlTiVCrNb)CxNy涂层。

关键词：磁控溅射沉积压力 (AlTiVCrNb)CxNy涂层摩擦学性能

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磁控溅射(AlCrNbTiVCe)N涂层的高温摩擦学机理

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中国表面工程 2023年第5期36卷 131-141页

作者：畅为航蔡海潮雷贤卿薛玉君李航河南科技大学机电工程学院洛阳471003 河南省机械设计及传动系统重点实验室洛阳471003 南阳理工学院智能制造学院南阳473004 龙门实验室洛阳471000

高熵合金涂层作为航空发动机轴承防护涂层有重大的潜在应用价值,鉴于其服役环境日益严苛复杂,进一步提高涂层的高温摩擦学性能是十分必要的。通过非平衡射频磁控溅射技术制备含Ce元素的(AlCrNbTiVCe)N涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、X... 详细信息

高熵合金涂层作为航空发动机轴承防护涂层有重大的潜在应用价值,鉴于其服役环境日益严苛复杂,进一步提高涂层的高温摩擦学性能是十分必要的。通过非平衡射频磁控溅射技术制备含Ce元素的(AlCrNbTiVCe)N涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)表征涂层磨损后的微观形貌、物相和价态,用纳米压痕仪、球盘式摩擦磨损试验机测试涂层的力学性能和摩擦学性能,探讨Ce对涂层微观结构、高温稳定性和摩擦磨损的影响与机制。结果表明,(AlCrNbTiVCe)N涂层主要由多元金属氮化物和单质Ce相组成。引入Ce元素改善了涂层组织结构,提高了高温抗软化能力,有助于涂层摩擦磨损性能的改善。与不含Ce的涂层相比,500℃下(AlCrNbTiVCe)N涂层的摩擦因数和磨损率分别下降27.5%和45.6%,其氧化磨损占主要磨损机制。该涂层高温摩擦学性能的提升主要是由于高温摩擦过程中涂层表面生成了氧化铈,增强了高温稳定性;氧化铈具有润滑特性,起到了减磨耐磨作用。在磁控溅射制备高熵涂层中,引入稀土元素,可为提高涂层高温摩擦学性能的提供借鉴。

关键词：磁控溅射 Ce元素 (AlCrNbTiVCe)N涂层高温减摩耐磨

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溅射功率对La-Ti/WS_(2)复合薄膜高温摩擦学行为的影响

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稀有金属材料与工程 2023年第4期52卷 1201-1209页

作者：蔡海潮薛玉君叶军王景华庞碧涛李航河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 龙门实验室河南洛阳471003 河南科技大学机械设计及传动系统重点实验室河南洛阳471003 洛阳轴承研究所有限公司河南洛阳471039 航空精密轴承国家重点实验室河南洛阳471039

高温条件下WS_(2)易于氧化生成WO3,导致WS_(2)固体润滑薄膜的摩擦学性能受到较大影响。为改善WS_(2)固体润滑薄膜在高温条件下的摩擦学性能,采用非平衡磁控溅射技术制备了共掺杂La-Ti/WS_(2)复合薄膜,研究了靶功率对磁控溅射La-Ti/WS_(2... 详细信息

高温条件下WS_(2)易于氧化生成WO3,导致WS_(2)固体润滑薄膜的摩擦学性能受到较大影响。为改善WS_(2)固体润滑薄膜在高温条件下的摩擦学性能,采用非平衡磁控溅射技术制备了共掺杂La-Ti/WS_(2)复合薄膜,研究了靶功率对磁控溅射La-Ti/WS_(2)复合薄膜结构和高温摩擦学性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了薄膜微观形貌、成分、力学性能、微观结构。利用高温摩擦磨损试验机研究了复合薄膜的高温摩擦学性能。结果表明,高温环境下,靶功率为20W时La-Ti/WS_(2)复合薄膜表现出优异的摩擦学性能。此时,复合薄膜H/E值最大,摩擦系数最小,平均为0.012,磨损率最低为1.56×10^(-8)mm^(3)/N·m,这主要归因于高温下摩擦界面产生的稀土氧化物,促使La-Ti/WS_(2)复合薄膜的摩擦磨损机制发生了改变,使得WS_(2)在高温受破坏的情况下仍然具有优异的摩擦学性能,从而进一步拓展了WS_(2)复合薄膜的工程应用范围。

关键词：稀土高温摩擦 WS_(2)薄膜

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