1、材料信息资源检索DOC成绩 XXX学院课程设计说明书（论文） 题目 材料信息资源检索实践周信息检索报告 课 程 名 称 院 (系、部、中心) 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 指 导 教 师 材料工程学院设计起止时间： 2014年4月21日至2014年4月25日1.检索主题1:焊接机器人研究进展.3二.检索主题2:热障涂层技术研究进展.7三.检索主题3:非经合金材料研究进展.12四.检索主题4:钛基复合材料研究进展.16五.检索总结.20 检索主题1: 焊接机器人研究进展 作者：XX 自1959年美国推出世界上第一台UNIMATE型机器人以来，工业机器人的数量在世界范围内
2、不断增长，其中有半数为焊接机器人。到目前为止，焊接机器人大致可分为三代1：第一代是基于示教再现工作方式的焊接机器人，由于操作简便，不需要环境模型，示教时可修正机械结构带来的误差等特点，在焊接生产中得到大量使用；第二代是基于一定传感器信息的离线编程焊接机器人；第三代是指装有多种传感器，接受作业指令后能根据客观环境自行编程的高度适应智能机器人。 焊接机器人应用有重要意义2:焊接质量高，且稳定性好；焊接生产率高；改善操作工人的劳动环境；柔性化生产；生产节拍稳定，可更准确方便地安排生产计划3。 从国内外研究现状来看，焊接机器人技术研究主要集中在焊缝跟踪技术、离线编程与路径规划技术、多机器人协调控制技术
3、、专用弧焊电源技术、焊接机器人系统仿真技术、机器人用焊接工艺方法、遥控焊接技术七个方面。(1)为了使得机器人在焊接过程中能实时地检测出焊缝的实际位置，开始了弧焊机器人焊缝跟踪技术的研究4,并且以传感器技术与控制理论方法为主。(2)离线编程技术的理想目标是实现全自动编程，即只需输入工件模型，离线编程系统中的专家系统会自动制定相应的工艺过程，并最终生成整个加工过程的机器人程序。目前，还不能实现全自动编程，自动编程技术是当前研究的重点2。(3)在生产应用中，单台机器人往往不能充分发挥其作用，这就要求焊接机器人与变位机、弧焊电源等周边设备实现柔性化集成，所以诞生了多台焊接机器人及外围设备的协调控制技术
4、以减少辅助时间，提高生产效率。(4)只有研制出电器性能良好的专用弧焊电源，才能充分发挥焊接机器人高效优质的特点。弧焊机器人焊接电源的发展方向是采用全数字化焊机5。(5)仿真技术是将机械手作为仿真对象，运用计算机图形技术、 技术和机器人学理论在计算机中形成几何图形，并动画显示，然后对机器人的机构设计、运动学正反解分析、操作臂控制以及实际工作环境中的障碍避让和碰撞干涉等诸多问题进行模拟仿真，这样就可以很好地解决研发机械手过程中出现的问题6。(6)对于机器人用焊接工艺方法3,国外先进国家的弧焊机器人已较为普遍的采用高速、高效气体保护焊接工艺，如双丝气体保护焊、T.I.M.E焊、热丝 TIG焊、热丝等
5、离子焊等先进的工艺方法，这些工艺方法不仅有效地保证了优良的焊接接头，还使焊接速度和熔敷效率提高数倍至几十倍。(7)遥控焊接是指人离开现场在安全环境中对焊接设备和焊接过程进行远程监视和控制，从而完成完整的焊接工作。目前美国、欧洲、日本等对遥控焊接进行了深入的研究，国内哈尔滨工业大学也正在进行这方面的研究。据统计，全世界在使用的工业机器人中约有近一半用于焊接加工领域，可以说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史7。 在工业发达国家，焊接机器人已获得广泛应用，如汽车工业、航天、船舶、机械加工行业、电子电气行业及其他相关制造业等诸多领域，是制造业中无可替代的先进装备和手段，并成为衡量一个国家制
6、造水平和科技水平的重要标志之一8。 我国的焊接机器人起步较晚，于20世纪70年代末刚起步开始研究焊接机器人，在八十年代研制出了我国第一台弧焊焊接机器人和点焊机器人9，经过二十几年机器人焊接技术的应用实践，国内焊接机器人应用虽已初具规模，但与我国焊接生产总体需求仍然相差甚远10。并且在应用过程中都不同程度地存在很多问题，如焊接缺陷率与国外比还较高，焊接率不高，机器人焊接的工艺流程及参数不合理等，甚至使一些厂家高价引进的焊接机器人成为了摆设11。 由于焊接机器人所具有的诸多优越性，使其得到日益广泛的应用，但是，焊接机器人在某些应用方面还普遍存在一些问题：焊接机器人总体价格依然偏高12；对焊前零件的
7、拼点装配精度要求高13；设备使用过程中的维护问题多714。 随着计算机技术、网络技术、智能控制技术、人工智能理论和工业生产系统的不断发展，焊接机器人的视觉控制技术、模糊控制技术、智能化控制技术、嵌入式控制技术、虚拟现实技术、网络控制技术等方面将是未来研究的主要方向。当前焊接机器人的应用迎来了难得的发展机遇。一方面，随着技术的发展，焊接机器人的价格不断下降，性能不断提升；另一方面，劳动力成本不断 上升，我国由制造大国向制造强国迈进，需要提升加工手段，提高产品质量和增加企业竞争力，这一切预示着机器人应用及发展前景空间巨大2。评述：焊接机器人应用对于提高焊接质量、稳定性、焊接生产率以及改善操作工人的
8、劳动环境、柔性化生产等有着重要的意义。从国内外研究现状来看，焊接机器人技术研究主要集中在焊缝跟踪技术、离线编程与路径规划技术、多机器人协调控制技术、专用弧焊电源技术等七个方面。我国的焊接机器人起步较晚，应当由制造大国向制造强国迈进，提升加工手段，提高产品质量和增加企业竞争力，大力推广与研究机器人。参考文献1林尚扬,陈善本.焊接机器人及其应用M.北京:机械工业出版社,2000.2宋金虎.我国焊接机器人的应用与研究现状C.电焊机2009,39(04):18-213林尚扬,陈善本,李成桐编著.焊接机器人及其应用M.北京;机械工业出版社,2000,213-221. 4毛鹏军,黄石生,薛家祥,等.弧焊机
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15、668. 检索主题2: 热障涂层技术研究进展 作者：XX1.基本概念热障涂层( Thermal Barrier Coatings, 简称TBC) 通常是指沉积在耐高温金属表面、具有良好隔热效果的陶瓷涂层, 它能使基体材料免受高温氧化和腐蚀, 并能降低基体的工作温度。2.发展历史 人类历史上第一次将TBC技术用于人造飞行器上是在J-75 叶片上使用由NiCrAlY金属粘结层和12Y2O3-ZrO2陶瓷面层组成的TBC，这标志着现代TBC技术的开始1。20 世纪80年代初，美国普惠公司开发了第二代TBC，采用等离子喷涂技术制备。20 世纪80年代末，普惠公司成功开发了第三代涡轮叶片TBC，即PWA
16、266。陶瓷面层是7YSZ，采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术制备。金属粘结层为NiCoCrAlY，采用低压等离子喷涂技术制备。20 世纪90年代末，普惠公司成功开发了第四代TBC，其热导率更低，这种先进的低热导率涂层在IHPTET 研究计划第三阶段的JTDEXTE76验证机低压涡轮叶片上成功进行了试验验证。3.基本特点与制备方法热障涂层材料首先必须具有难熔、高化学惰性、低热导、低密度和高热反射率等物理化学特征, 同时热膨胀系数应与基体材料相匹配; 其次在高温下必须具有较强的抗氧化腐蚀能力. 目前使用的热障涂层陶瓷材料多为金属氧化物, 这是因为金属氧化物涂层在富氧环境中具有良好的高温稳
17、定性和较低的热导率2- 3. 常用的热障涂层陶瓷材料有Al2O3、ZrO2、SiO2等. 许多研究表明4- 6 , ZrO2是目前综合性能最好的热障涂层材料. ZrO2熔点高、耐高温氧化, 具有良好的高温化学稳定性、低而稳定的热传导率和优良的抗热震性, 且其热膨胀系数接近金属材料. 纯ZrO2 在不同温度下具有单斜、四方和立方等3 种不同的晶体结构, 常温和高温条件下纯ZrO2 的稳定相分别为单斜结构和立方结构.由于单斜相与四方相间的转化伴有体积变化进而产生热应力, 因此,使用纯ZrO2制备的热障涂层是不稳定的. 为此可采用MgO、CaO、CeO2 或Y2O3等氧化物来稳定ZrO2.目前制备T
18、BCs的方法7主要有:等离子喷涂法（plasma spray ,PS 法）、电子束物理气相沉积法(electron beam physical vapor deposition ,EB-PVD法)、高速火焰喷涂法（high velocity oxygen fuel，HVOF）、激光重熔技术（laser remelting technology）、高频脉冲爆炸喷涂法（high frequency pulse detonation，HFPD）及纳米ZrO2基热障陶瓷涂层(SPs 法)。其中前两种方法应用得最为广泛，而激光重熔技术主要用于制备完成后的表面改性。 (1)等离子喷涂技术特别适用于含有活性
19、元素材料的涂层和在高温下易氧化和分解的涂层. 常用的等离子喷涂是大气等离子喷涂.等离子体喷涂具有工艺成熟、基体材料不受限制、沉积速率高、成分可控等优点. 但其涂层孔隙率较大, 涂层中通常存在未熔化的颗粒和孔洞; 同时由于快速冷却, 因此在涂层内部易产生热应力和微裂纹; 另外涂层与基体的结合以物理机械嵌合为主, 故结合不牢固.(2)电子束辅助物理气相沉积法( Elect r on Beam Physical Vapor Deposit ion, 简称EB- PVD)8。EB- VD 的涂层组织为垂直于基体表面的柱状晶组织. 平行排列的柱状晶结构, 减少了与表面平行的横向晶界, 其持久强度、塑性、
20、冷热疲劳等性能均获得改善, 具有更高的应变承受能力, 同时涂层的抗氧化、抗腐蚀性能也有所改善, 并具有良好的耐磨性; 但其导热系数高于等离子喷涂层.(3)激光重熔技术9( Laser Remelt ing Technology)等离子喷涂热障涂层中不但存在较多的孔洞、熔渣、夹杂和微裂纹等缺陷而且涂层结合强度低、易脱落, 高温下容易硫化、氧化, 出现坑蚀、盐腐蚀, 造成涂层早期破坏. 激光重熔技术可消除上述缺陷, 提高涂层质量, 对于改善等离子体喷涂热障涂层性能有明显的作用. Zhu Dongming 等10通过激光重熔技术发现采用EB-PVD 制备的ZrO2 -Y2O3 其热导率可发生改变.
21、清华大学的高阳等11在铜基材上激光熔敷热障涂层, 得到了无孔隙且与基材冶金结合密实的ZrO2陶瓷层.4.新型TBC材料传统TBC 最早应用于航空领域，是航空发动机的关键技术之一。随着高超声速技术的发展，来流马赫数越来越大，来流总温越来越高，传统的YSZ涂层在1200以上的高温下使用有限制，必须发展新型TBC材料。目前应用的TBC采用双层结构，主要包括4个组元，即高温合金基体，ZrO2陶瓷层 TBC(Thermal Barrier Coating)12、位于基体与涂层间的金属粘结层(Bond Coat, BC)13，和在陶瓷涂层与金属粘结层界面形成的以氧化铝为主的热生长氧化物层（Thermal
22、Grown Oxidation，TGO）14。航空发动机和某些吸气式发动上已经成熟地应用了YSZ涂层，该涂层制备工艺较为成熟，是目前应用最为广泛的TBC。但YSZ也存在较多不足：(1)其长期使用温度不超过1200。研究表明，在YSZ中添加使用温度更高的稀土氧化物（如Sc2O3、La2O3、CeO2、Nd2O3、Gd2O3、Yb2O3等），可以降低热导率，并提高其工作温度。与YSZ相比，稀土复合氧化物涂层使用温度更高，隔热效果更好，能有效地提高基体使用温度，是有发展前景的TBC材料之一。(2)为提高高超声速飞行器及吸气式发动机上TBC 在储存期的抗腐蚀能力，可对其表面进行封孔处理。(3)孔隙率的
23、问题。采用等离子喷涂的方法制备的涂层存在一定的孔隙率，一般来讲，孔隙率在10%以上，适当的孔隙有利于降低涂层的热导率，提高抗热震性能。有研究表明，孔隙率约15%的YSZ 涂层的热循环寿命最长15。但是，孔隙也是造成涂层基体腐蚀的根本原因。降低涂层孔隙率的方法有改进喷涂工艺、利用喷涂材料降低孔隙率、热扩散重熔、封孔剂封孔16等。5.研究方向热障涂层技术是先进航空发动机必不可少的关键技术，随着发动机向高推重比发展，YSZ/MCrAlY 热障涂层已不能满足需求，急需发展新一代超高温长寿命热障涂层。目前为止，我国在新一代超高温高隔热长寿命热障涂层研究方面已经取得了一些成就，但与国外相比还是有相当的差距
24、。新一代热障涂层未来的研究方向主要有以下几方面17: ( 1) 1400以上新型超高温热障涂层陶瓷层材料研究; ( 2) 1200以上抗超高温氧化并与先进单晶高温合 金界面匹配的新型黏结层材料研究; ( 3) 新一代长寿命热障涂层的制备技术研究; ( 4) 先进热障涂层表征方法研究;( 5) CMAS防护技术研究。评述：随着对高温零件工作要求的不断提高, 高性能、高可靠的热障涂层研究将不断深入下去. 降低热障涂层的热导率, 提高其热膨胀系数和韧性, 发展更具耐久性的热障涂层不仅是当务之急, 而且必须有长远的规划. 参考文献1 Miller R A. Thermal barrier coatin
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