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期刊信息/Journal information
机械工程学报
机械工程学报

宋天虎

半月刊

0577-6686

jme@cmes.org cjme@263.net

010-88379907

100037

北京百万庄大街22号

机械工程学报/Journal JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERINGCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊进登机械工程方面的基础理论、科研设计和制造工艺等方面的学术论文，报道自然科学基金项目论文和国外学者的论文反映本学科的最新发展和最新科研成果。在国内外机械科技领域享有很高声誉，并有较大影响。曾荣获“中国期刊奖”，在中国科协、北京市和全国科技期刊评比中均获得奖励。在国内已成为机械类和力学类核心期刊。已被美国工程索引（EI）等国内外20余种文摘刊物和数据库收录。
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    金属表面异形区域上色轨迹自动规划

    申世全任锟李永国韩蕴生...
    258-265页
    查看更多>>摘要：金属表面上色在金属工程各个方面发挥着至关重要的作用,如改善金属抗氧化性、防腐性、绝缘性、装饰性和表面性能.为实现金属表面异形区域液体均匀上色,提出了一种自动轨迹规划算法.考虑接触角、表面张力和液滴质量,分析上色工艺并建立相邻液滴间距控制方程;针对彩图图片,采用二值化图像处理方法、Canny边缘检测和轮廓点排序算法提取目标异形区域,并顺序保存轮廓点;采用有理三次Bézier曲线,对提取区域轮廓进行偏置和插值;考虑两个相邻液滴间距,使用等弦长离散算法确定液滴位置.试验结果表明,所提算法可实现区域自动提取、上色轨迹自动规划和异形区域的均匀上色.

    金属表面上色颜色区域提取Bézier曲线插值轨迹规划

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    双面研磨技术研究现状与发展趋势

    郭江潘博连佳乐杨哲...
    266-288页
    查看更多>>摘要：近年来,随着半导体、光学制造等领域的飞速发展,对晶圆、光学窗口及密封环等薄平板件的需求越来越大,加工质量要求越来越高.双面研磨具有加工应力小、效率高等优点,被广泛用于薄平板件的加工.为梳理双面研磨技术发展现状,重点综述了双面研磨的机理、工艺、应用及装备的最新研究进展;分析了双面研磨理论模型对工艺的优化效果,总结了双面研磨工艺的应用现状.此外,全面比较了行业内代表性厂家双面研磨装备的技术水平,并指出了国内与国外的差距.在此基础上,对双面研磨技术的发展趋势进行了展望,为后续相关研究提供了参考.

    双面研磨技术材料去除工艺优化双面研磨装备

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    高性能镁合金电弧增材制造技术研究现状与展望

    李坤吉辰白生文蒋斌...
    289-311页
    查看更多>>摘要：高性能镁合金已成为运载装备轻量化的重要发展方向之一,而镁合金因其自身活泼的性质和较差的室温加工性,在传统制造技术中受到了很大限制.最近电弧增材制造技术因其沉积速率高、制造空间大、成形稳定、过程安全等特点成为高性能镁合金先进制备的重要手段之一.因此,系统综述了目前电弧增材制造镁合金的研究现状,重点综述了目前电弧增材制造技术以及其沉积态镁合金在成形、组织与性能上的特点.同时针对镁合金在制备过程中的热循环、热累积、性能薄弱等问题,总结了制备过程中的原位加工、镁合金焊丝设计、电弧成形精度控制与热处理优化等研究与现状.并根据已有研究指出了电弧增材制造镁合金存在的瓶颈问题并提出该领域需要发展与改进的方向.

    镁合金电弧增材制造轻量化微观组织性能

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    增材制造低活化钢研究现状及展望

    陈伟赵杰朱利斌曹海波...
    312-333页
    查看更多>>摘要：低活化铁素体/马氏体(Reduced activation ferritic/martensitic,RAFM)钢是目前较成熟的聚变堆结构材料,具有低活化特性的纳米氧化物弥散强化(Oxide dispersion strengthened,ODS)钢兼具辐照稳定性和良好的高温强度,是最有发展前途的聚变堆结构材料.概述了增材制造技术在聚变堆结构材料领域应用的典型案例.围绕热输入量、扫描策略、打印尺寸、粉末特性、热处理优化等方面分析了增材制造RAFM钢微观组织调控和力学性能优化的研究进展.评述了增材制造低活化ODS钢粉末制备、缺陷控制以及纳米相调控的研究策略.最后,总结了增材制造RAFM钢存在的机遇和低活化ODS钢面临的挑战,对其发展趋势和技术难点进行了展望.

    增材制造RAFM钢低活化ODS钢微观组织力学性能

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    切削加工车削刀具断屑装置及技术研究综述

    刘安南刘战强蔡士祥赵金富...
    334-349页
    查看更多>>摘要：金属切削加工过程中,当加工高韧性材料或切削用量选用不当时,容易产生带状或螺旋状连续切屑,这类切屑持续卷曲不断裂并且容易发生缠绕,切屑缠绕导致切削区域材料非稳定变形及切削力波动,严重的切屑缠绕还会刮擦划伤零件已加工表面,恶化加工表面质量,影响零件服役寿命.基于连续切屑形成及断裂机理,研发断屑技术与装置可实现切屑周期性断裂,消除或抑制切屑缠绕,从而可实现高质高效的切削加工.首先,对切屑运动状态及断裂机理进行阐述;其次,分别论述了嵌入式断屑器、刀具织构化断屑、高压射流断屑、优化切削工艺参数断屑和专用断屑装置等车削断屑方法,并对这些断屑装置与技术方法的工作原理和断屑效果进行对比分析,总结出其优势和不足;最后,在切屑断裂判据、可转位刀片断屑结构设计、断屑过程仿真模型、断屑技术创新优化方面对断屑研究的理论和应用发展提出展望.

    切削加工车削刀具切屑缠绕断屑机理断屑方法

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    齿轮高效精密磨削加工及表面完整性控制技术研究进展

    丁文锋赵俊帅张洪港赵彪...
    350-373页
    查看更多>>摘要：随着航空等高端装备工业的发展,传动齿轮高效率、高精度、高可靠性的需求日益增加.磨削加工技术是齿轮精密成形加工的重要工序,对齿轮的表面质量和服役寿命有着重要影响.由于齿轮的齿面结构复杂,淬硬表面材料难加工,齿轮磨削过程中存在磨削力大、磨削温度高、磨削表面质量难以控制等问题,因此,国内外针对齿轮磨削加工技术开展了大量深入、系统研究并运用于实际生产中.在概述齿轮磨削加工研究发展现状的基础上,总结了国内外学者在齿轮高效加工、精密加工、磨削表面完整性创成机制等方面的主要研究成果.最后,对齿轮高效精密磨削加工技术的发展趋势进行了总结和展望,旨在为高性能齿轮制造提供理论和技术指导.

    高效精密磨削齿轮磨削力磨削温度表面完整性

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    搅拌摩擦沉积增材技术研究现状

    杜文博李晓亮李霞胡深恒...
    374-384页
    查看更多>>摘要：作为一种新兴固相增材制造技术,搅拌摩擦沉积增材(Additive friction stir deposition,AFSD)因其能够形成类似锻造微观结构而引起学者们广泛研究.目前,研究成果多集中于工艺机理、工艺特征和应用等方面.在工艺机理方面,AFSD工艺过程中过渡区与沉积区的材料流动机制、热量的产生与传递机制、微观结构演变机制和工艺参数-材料流动-热场演变相互作用机制等得到揭示.在工艺特征方面,研究发现AFSD具有固相、近净成型和界面混合等宏观特征,细化和等轴微观特征,这些特征深刻影响AFSD试件在硬度、拉伸等力学性能方面的表现.在应用方面,AFSD适用金属材料在不断拓展,在增材制造、涂层和复合材料制造、修复等领域表现出广泛潜力.综合工艺机理、工艺特征和应用等方面的研究进展,可知对AFSD的探索仍处于初级阶段,其高效率、高质量和低能耗的增材特性赋予其巨大的发展潜力.

    增材制造固相增材制造搅拌摩擦沉积增材制造工艺机理工艺特征应用

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    高性能镁合金增材制造技术研究进展

    郑洋赵梓昊刘伟余政哲...
    385-400页
    查看更多>>摘要：镁合金在航空航天、轨道交通、新能源、生物医用等领域具有广阔应用前景,增材制造技术(Additive manufacturing)的发展为成形复杂结构的高性能镁合金构件提供了可能.然而,镁合金熔沸点低、蒸气压高、氧化性强的特点易使增材制造构件内部形成孔隙、裂纹、夹杂物等缺陷,导致增材制造镁合金的应用水平远远落后于高温合金、铝合金、钛合金等材料,开发适用于镁合金的增材制造技术并通过材料改性与工艺优化减少冶金缺陷是突破增材制造镁合金应用瓶颈的关键.镁合金增材制造技术主要有激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)、电弧增材制造(Wire arc additive manufacturing,WAAM)以及搅拌摩擦增材制造(Friction stir additive manufacturing,FSAM)和搅拌摩擦沉积增材(Additive friction stir deposition,AFSD).通过归纳梳理镁合金增材制造技术的研究现状与技术进展,总结了镁合金在不同增材制造技术成形过程中的数值模拟研究结果,对比分析了不同增材制造技术关键工艺参数对镁合金构件组织结构和力学性能的影响,并对镁合金增材制造技术未来的研究重点进行了展望.

    增材制造镁合金数值模拟微观组织力学性能

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    单晶4H-SiC的摩擦诱导化学机械复合加工(FCMM)实验研究

    张博楠黄辉武民
    401-410页
    查看更多>>摘要：单晶碳化硅(SiC)凭借其优异的材料性能成为下一代电力电子器件和光电子器件的优选衬底材料,但碳化硅的高硬脆性,强化学惰性对其高效精密加工带来了巨大挑战.提出一种基于摩擦诱导化学作用与低硬度磨粒机械作用复合的SiC晶片加工新思路.跟踪了 4H-SiC在不同铁基烧结盘以及不同加工工艺参数下材料去除率随时间的变化;检测了加工后晶片的表面质量及亚表面损伤.实验结果表明摩擦诱导化学机械复合加工方法通过摩擦诱导实现金属与碳化硅的固相化学反应,并利用低硬度磨粒机械去除固相化学反应产物.加工后的亚表面中并未在纳米尺度下观察到晶体变形和晶格缺陷.加工初始阶段的材料去除率最高可达1 025 nm/min,稳定阶段的材料去除率最高可达385 nm/min.工艺参数对加工过程中的固相化学反应速率有着重要的影响,低硬度磨粒实现对化学反应粘附物的机械去除,可以有效提高材料去除率.实验结果证实了本文提出的新型加工思路的可行性,其总体加工效率明显高于现有加工方法,为实现单晶SiC晶片的高效精密加工提供了新的研究思路.

    摩擦诱导固相化学反应化学机械复合加工碳化硅亚表面损伤

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    DED熔池熔凝行为与枝晶形貌对拉伸强度的影响

    宋博学王子生陈克强姜兴宇...
    411-424页
    查看更多>>摘要：熔池不稳定的瞬态对流与传热传质特征导致沉积层机械性能呈现强烈的各向异性.为探究沉积层枝晶形貌特征对拉伸性能强化差异的影响规律,构建面向热-流耦合的介观熔池动力学模型并探究熔池从产生到准稳态过程中的瞬态对流与热特征演变规律,获得了熔池凝固边界附近的温度梯度与凝固速率等凝固条件.通过WBM相场模型获得了沿凝固边界不同凝固条件诱发的枝晶形貌预测结果,同时探究了凝固条件的变化对一次枝晶臂间距、枝晶尖端半径和枝晶尖端过冷的影响规律,揭示了枝晶形貌特征对沉积层不同部位半定量拉伸强度的强化趋势,结果表明受枝晶形貌特征诱发的拉伸强化值在沉积层底部与中部的差异达到了 99MPa,进而对枝晶形貌特征对拉伸强度的强化机理进行了详细讨论.为实现单/多层定向能量沉积拉伸性能的可调可控提供了理论依据.

    定向能量沉积沉积层熔池相场机械强度

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