定向凝固理论及技术的研究现状_彭广威

2005年第4期铸造设备研究

2005年　8月

RESE ARCH ST UD I ES ON F OUNDRY E QU I P M E NT

Aug .2005　№4

收稿日期:2005-04-05

作者简介:彭广威(1975-),男,硕士研究生,研究方向:定向凝固理论与技术。

?综述?

定向凝固理论及技术的研究现状

彭广威,刘　健,李　理,曾　斌

(湘潭大学新材料中心,湖南湘潭　411105)

摘　要:综述了定向凝固技术理论发展现状;简要地回顾了定向凝固工艺的发展;评述了几种新发展起来的新型定向凝固技术,并对其存在问题及发展趋势进行了讨论。 关键词:定向凝固;界面稳定性;电磁约束成形

中图分类号:　TG113 文献标识码:A 文章编号:1004-6178(2005)04-0044-04

Progress of Techn i c and Theory of D i recti ona l Soli d i f i ca ti on

PEN G uang 2w ei,L I U J ian,L I L i,ZEN G B ing (X iang tan U niversity,X iangtan Hunan 411105,China )

Abstract :I n this article the p r ogress and achieve ments of the theory of directi onal s olidificati on are generalized .The technic of di 2

recti onal s olidificati on is revie wed briefly .Several ne w technic of directi onal s olidificati on and the existing p r oble m s are put for ward .Their devel opment trends are discussed ..

Key words :directi onal s olidificati on,stability of S 2L interface,electr omagnetic confine ment and slidificati on .

定向凝固是指在凝固过程中采用强制手段,在凝固金属和未凝固金属熔体中建立起特定方向的温度梯度,从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固,最终得到具有特定取向柱状晶的技术。铸造高温合金由于其本身的高强度、高耐热性的优点,已成为现代航空发动机的涡轮叶片和导向叶片材料。这类材料晶界在高温受力条件下是较薄弱的地方,因为晶界处原子排列不规则,杂质较多,扩散较快

[1]

。于是

人们利用定向凝固技术让晶粒沿受力方向生长,消除横向晶界,以提高其高温性能。而且可以利用定向凝固方法制成单晶,消除所有晶界,以进一步提高高温合金的高温性能。定向凝固在被广泛运用于各种材料的制备的同时,也更是广大材料研究者研究凝固理论和金属凝固规律的重要手段[2]

。

1　定向凝固理论研究现状

定向凝固技术的一个重要应用就是用于凝固理论的研究,定向凝固技术的发展直接推动了凝固理论的发展和深入。从Chal m ers 等的成分过冷到

Mullins 等的界面稳定动力学理论(MS 理论),人们对凝固过程有了更深刻的认识

[3]

。合金的凝固过

程中,其固液界面形态取决于两个参数:G L /v 和G L ?v ,即分别为界面前沿液相温度梯度与凝固速度的

商与积[3]

。前者决定了界面的形态,即随着生长速度的提高,固液界面形态将经历从平界面→胞晶→树枝晶→胞晶→带状组织→绝对稳定平界面的转变;而后者决定了晶体的显微组织(即枝晶间距或

晶粒大小),如图1所示[5]

。枝晶/胞晶一次间距选择的历史相关性及容许范围的发现是近来来凝固理论研究的重大进展之一。它导致在凝固界流行了10多年的定向凝固理论退出历史舞台,并成为以非平衡自组织理论为指导的新的定向凝固理论的实验基础.。但关于枝晶/胞晶一次间距选择历史相关性及容许范围的实验目前都是在低温梯度(<300K/

c m )和低凝固速率(<500μm /s )下进行的[5]

。理论迫切需要在更高的温度梯度和凝固速率范围内的定向凝固的实验规律,特别是凝固体系在靠近绝对稳定性速度时的凝固行为。在过去的理论和实验研究中,关注的是凝固速率而忽视温度梯度的影响。近年来对MS 理论界面稳定性条件所做的进一步分析表明,MS 理论还隐含着另一种绝对性现象,即当温度梯度G 超过一临界值时,温度梯度的稳定化效应会完全克服溶质扩散的不稳定化效应,这时无论凝固速度如何,界面总是稳定的,这种绝对稳定性称为高梯度绝对稳定性。由于没有明确的理论判据以及实验技术的限制,高梯度绝对稳定性在过去被忽视了。最近研究表明,对大多数合金,实现高梯度绝

对稳定性的临界温度梯度在5000K/c m 以上,远远超过常规的定向凝固方法所能达到的温度梯度。因此,寻求新的实验方法实现高梯度绝对稳定性,揭示在此极端下凝固过程的新现象和新规律,并在此基础上对该新现象予以更加准确的理论描述,成为当

前急需进行的具有重大理论意义的工作[6]

。

图1　G L 和v 的界面结构

2　定向凝固技术研究现状

根据成分过冷理论,要使单相合金在定向凝固过程中得到平界面凝固组织,主要取决于合金的性质和凝固工艺参数。前者包括溶质量、液相线斜率和溶质在液相中的扩散系数,后者包括液相温度梯度和凝固速率。如果被研究的合金成分已定,则靠工艺参数的选择来控制凝固组织,其中,固液界面液相一侧的温度梯度是关键的因素,可以说,定向凝固技术的发展是不断提高设备温度梯度的历史。2.1　常规定向凝固技术

传统的定向凝固技术主要有发热剂法(EP 法)、功率降低法(P D 法)、高速凝固法(HRS 法)、

液态金属冷却法(LMC 法)等[7]

。

2.1.1　发热剂法

发热剂法是定向凝固技术发展的起始阶段,是最原始的一种。其基本原理是:将铸型预热到一定温度后,迅速放到激冷板上并立即进行浇注,冒口上方覆盖发热剂,激冷板下方喷水冷却,从而在金属液和已凝固金属中建立起一个自下而上的温度梯度,实现定向凝固。也有采用发热铸型的,铸型不预热,而是将发热材料填充在铸型四周,底部采用喷水冷却。此方法无法调节温度梯度和凝固速度,单向热

流条件很难保证,故不适合大型优质铸件的生产。但该方法工艺简单、成本又低,可应用于小型的定向凝固件生产。2.1.2　功率降低法

在这种工艺过程中,铸型加热感应圈分两段,铸件在凝固过程中不动,在底部采用水冷激冷板。加热时上下两部分感应圈全通电,在模壳内建立起所要求的温度场,注入过热的合金液。然后下部感应圈断电,通过调节输入上部感应圈的功率,在液态金属中形成一个轴向温度梯度。在功率降低法中,热量主要通过已凝固部分及底盘由冷却水带走。这种工艺可达到的温度梯度较小,在10℃/c m 左右,制出的合金叶片,其长度受到限制,并且柱状晶之间的平行度差,甚至产生放射状凝固组织。合金的显微组织在不同部位差异较大,目前一般不采用此工艺。2.1.3　高速凝固法

功率降低法的缺点在于其热传导能力随着离结晶器底的距离增加而明显下降。为了改善热传导的条件,发展了高速凝固法。它与功率降低法的主要区别是:铸型加热器始终被加热,在凝固时,铸件与加热器之间产生相对移动。另外,在热区底部使用辐射挡板和水冷套。在挡板附近产生较大的温度梯度。这种方法可以加大缩小凝固前沿两相区,局部冷却速度增大,有利于细化组织,提高力学性能。这种方法是借鉴B ridg man 晶体生长技术特点而发展起来的,其主要特点是:铸型以一定速度从炉中移出,或者炉子以一定速度移离铸件,并采用空冷方式。这种方法由于避免了炉膛的影响且利用空气冷却,因而所获得的柱状间距变小,组织较均匀,提高了铸件的性能,在生产中有一定的应用。2.1.4　液态金属冷却法

在提高散热能力和增大界面液相温度梯度方面。功率降低法和高速凝固法都受到一定条件的限制,1974年出现了一种新的定向凝固方法———液态金属冷却法是目前工业应用较为广泛的一种定向凝固方法。该方法工艺过程与快速凝固法基本相同。不同的就是以液态金属代替水作为模壳的冷却介质,模壳直接浸入液态金属冷却剂中,散热大大增强,以至在感应器底部迅速发生热平衡,造成很高的,几乎不依赖浸入速度。冷却剂的温度,模壳传热性、厚度和形状,挡板位置,熔液温度等因素都会影响温度梯度。液态金属冷却剂要求有低的蒸气压和熔点以及有大的热容量和热导率。2.2　新型定向凝固技术传统的定向凝固技术存在着温度梯度和冷却速度低的弱点.由于散热速度慢,为保证界面前沿液相

5

42005年第4期 彭广威,等:定向凝固理论及技术的研究现状

中没有稳定的结晶核心形成,熔体凝固速度不能太大,一般处于平衡结晶状态,这样势必导致凝固界面上的溶质再分配,形成成分偏析;由于温度梯度不高,所获得的冷却速度低,凝固过程中的组织有较充分的时间长大和粗化,造成组织粗大,降低铸件力学性能。这两个因素成为限制定向凝固技术进一步应用的主要原因。在充分吸收其他凝固技术如快速凝固等优点基础上出现了许多新型的定向凝固技术。

2.2.1　区域熔化液态金属冷却法(Z MLMC法)

上个世纪90年代,西北工业大学李建国等在L MC法的基础上发展了一种新型的定向凝固技术———区域熔化液态金属冷却法[8]。该方法改变L MC法的加热方式,利用电子束或高频感应电场集中对凝固界面前沿液相进行加热,充分发挥过热度对温度梯度的贡献,从而有效地提高了固液界面前沿温度梯度,其值可达1270K/c m,所允许的抽拉速度也大为提高。用Z MLMC法可在较快的生长速率下进行定向凝固,获得一种侧向分枝生长受到抑制、一次枝晶间距超细化的定向凝固组织,即超细柱晶组织。但是,单纯采用强制加热的方法以求提高温度梯度从而提高凝固速度,仍不能获得很大的冷却速度,因为需要散发掉的热量相对而言更多了,故冷却速度提高有限,一般很难达到亚快速凝固。

2.2.2　连续定向凝固法(OCC)

1978年日本千业大学教授大野笃美在晶粒型壁游离形核理论的基础上发明了一种新的定向凝固方法———连续定向凝固法。其基本原理是:将结晶器的温度保持在熔体的凝固温度以上,绝对避免熔体在型壁上形核,熔体的凝固只在脱离结晶器的瞬间进行。随着铸锭不断离开结晶器,晶体的生长方向沿热流的反方向进行。OCC法可以得到完全单方向凝固的无限长柱状组织;铸件气孔、夹渣等缺陷较少;组织致密,消除了横向晶界。但它的局限性在于依赖于固相的导热,所以只适用于具有较大热导率的铝合金及铜合金的小尺寸铸锭[9]。

2.2.3　电磁约束成形定向凝固(E MCS)

傅恒志等人将电磁成形技术与超高梯度定向凝固技术相结合,开发出一项新型定向凝固技术———电磁约束成形定向凝固技术[10]、[11]。得到具有柱状晶组织的铸件,同时还可实现复杂形状零件的近终成形。电磁约束成形定向凝固技术是利用感应线圈代替传统的结晶器,依靠电磁力与金属熔体的表面张力约束成形的无模连续铸造技术,由于金属熔体与铸模几乎无任何物理接触,在保持自由表面状态下逐渐凝固,从而大大改善了铸坯的表面质量,提高了成材率[12]。同时,由于电磁约束成形定向凝固取消了粗厚、导热性能差的陶瓷模壳,实现无接触铸造,使冷却介质可以直接作用于金属铸件上,可获得更大的温度梯度,用于生产无(少)偏析、组织超细化、无污染的高纯难熔金属及合金[13]。在研究中发现,电磁约束成形定向凝固虽具有十分显著的优越性,但也存在一定的难点,如:对某些比重大、电导率小的金属,实现完全无接触约束时,约束力小,不容易实现稳定的连续的凝固。对简单、对称截面的试件,感应线圈的设计相对容易,而对于复杂截面的试件,如何设计线圈,使电磁场分布合理,以得到尺寸精度合乎要求的近终形试件,比较困难[14]。针对以上的难点,有人进一步提出了液态金属电磁软接触成形定向凝固工艺[15]。该工艺的基本原理为:利用交变电磁场将金属在结晶器内熔化,将试样直接拉出结晶器,同时在结晶器下部冷却试样的已拉出部分以形成一维温度场,得到内部组织为柱状晶的试样。与电磁自约束定向凝固技术相比,该工艺继承了其加热密度高、冷却强度大、温度梯度高、有利于形成细密柱状晶的特点。同时又吸取了定向凝固技术截面形状可控、尺寸精度高的优点。但与电磁约束定向凝固相比,由于结晶器与熔体接触,试样的二次污染有所增加[16]。

2.2.4　深过冷定向凝固技术(S DS)

液态金属深过冷技术即通过采取人为措施,最大限度地消除器壁和熔体中非自发形核质点的异质形核作用,使熔体的形核过冷度大幅度提高。深过冷快速凝固严重偏离热力学平衡状态,从而使晶体的形核、生长以及最终的凝固组织和力学性能均发生较大的变化[17]。20世纪80年代初,国外学者通过改进冷却条件获得了近100K的动力学过冷熔体,在施加很小温度梯度后,最终获得了的MAR-M-200高温合金试棒,并分别测试了动力学过冷定向凝固试样与传统定向凝固试样的拉伸、蠕变强度等。结果显示动力学过冷定向凝固试样的室温、高温力学性能相似或优于传统试样的拉伸、蠕变强度等。不久后,西北工业大学李德林[18]等开展了深过冷激发快速定向凝固技术研究,并且取得了较为满意的实验结果。深过冷熔体凝固速度很快,凝固时间很短,达到了快速凝固范围,可大幅度提高生产效率,改善组织和性能。但深过冷熔体激发快速定向凝固技术能否成为一种实用的凝固技术(或工艺),还需解决两个问题。一是研究不同过冷度条件下,过冷熔体激发形核后晶体生长方式和组织形成规律。确定适用于形成枝晶阵列微观组织的试验条件和工艺因素。其次是在上述研究结果的基础上最终解决大体积深过冷熔体激发快速定向凝固技术,使

64 铸　造　设　备　研　究 2005年第4期

之实用化[19]

。2.2.5　二维定向凝固技术(BDS )

20世纪80年代初,湘潭大学廖世杰教授[20]

开展了二维定向凝固的研究工作,主要用于制备高性能叶片和圆盘件,并于90年代成功的制备出了铝合金和高温镍基合金的样件。对圆盘件而言,二维定向凝固的主要原理是控制热流方向,使得金属由边缘向中心定向生长,最后获得具有径向柱状晶(宏观)和枝晶轴(微观)组织的材料。二维定向凝固合金由于柱状晶轴沿径向排列,故其径向强度、塑性和冲击韧性得到大幅度提高,非常适合于制造径向性能要求高的旋转叶片和圆盘件(如高温发动机涡轮盘等)。3　结束语

应用定向凝固技术的目的是获得稳定的定向凝固组织,合金性能又与组织细化程度紧密相关,因此,采取不同控制措施以获得细小的定向组织成为新一代定向凝固技术的发展方向。纵观定向凝固技术发展的历史就是温度梯度和凝固速度不断提高的历史。随着实验技术的改进和理论研究的深入,新一代的定向凝固技术必将为新材料的制备和新加工技术的开发提供广阔的前景,同时反过来也将促进凝固理论得到进一步完善和发展。

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山西省长治市三回胶粘剂批发部

梅东瑞2005年7月4日

7

42005年第4期 彭广威,等:定向凝固理论及技术的研究现状

基于物联网的室内定位毕业论文

毕业设计综合文档设计题目基于物联网的室内定位系统学生姓名xxx 指导教师xxx 班级13级物联网班 学号 1333xxxxxxx 完成日期：2017 年 04 月

目录 第一章绪论----------------------------------- 错误!未指定书签。 1引言---------------------------------------------------- 1 1.1编写目的------------------------------------------ 1 1.2背景---------------------------------------------- 1 1.3定义---------------------------------------------- 2 2 Zigbee系统简介----------------------------------------- 2 2.1 Zigbee系统基本组成------------------------------- 2 2.2 Zigbee系统基本原理------------------------------- 4 2.3 Zigbee系统工作频率与相关协议--------------------- 5 3国内外研究现状------------------------------------------ 6 3.1 Zigbee的研究发展现状----------------------------- 6 3.2 室内定位的研究发展现状---------------------------- 7 3.3研究概况以及趋势-----------------------------------------------------------------------------8 4论文的选题意义和主要研究内容-------------------------------------------------------------------8 5其他系统的比较----------------------------------------------------------------------------------------9

材料先进加工技术

1. 快速凝固 快速凝固技术的发展，把液态成型加工推进到远离平衡的状态，极大地推动了非晶、细晶、微晶等非平衡新材料的发展。传统的快速凝固追求高的冷却速度而限于低维材料的制备，非晶丝材、箔材的制备。近年来快速凝固技术主要在两个方面得到发展：①利用喷射成型、超高压、深过冷，结合适当的成分设计，发展体材料直接成型的快速凝固技术；②在近快速凝固条件下，制备具有特殊取向和组织结构的新材料。目前快速凝固技术被广泛地用于非晶或超细组织的线材、带材和体材料的制备与成型。 2. 半固态成型 半固态成型是利用凝固组织控制的技术.20世纪70年代初期，美国麻省理工学院的Flemings 教授等首先提出了半固态加工技术，打破了传统的枝晶凝固式，开辟了强制均匀凝固的先河。半固态成型包括半固态流变成型和半固态触变成形两类：前者是将制备的半固态浆料直接成型，如压铸成型（称为半固态流变压铸）；后者是对制备好的半固态坯料进行重新加热，使其达到半熔融状态，然后进行成型，如挤压成型（称为半固态触变挤压） 3. 无模成型 为了解决复杂形状或深壳件产品冲压、拉深成型设备规模大、模具成本高、生产工艺复杂、灵活度低等缺点，满足社会发展对产品多样性（多品种、小规模）的需求，20世纪80年代以来，柔性加工技术的开发受到工业发达国家的重视。典型的无模成型技术有增量成型、无摸拉拔、无模多点成型、激光冲击成型等。 4.超塑性成型技术 超塑性成型加工技术具有成型压力低、产品尺寸与形状精度高等特点，近年来发展方向主要包括两个方面：一是大型结构件、复杂结构件、精密薄壁件的超塑性成型，如铝合金汽车覆盖件、大型球罐结构、飞机舱门，与盥洗盆等；二是难加工材料的精确成形加工，如钛合金、镁合金、高温合金结构件的成形加工等。 5. 金属粉末材料成型加工 粉末材料的成型加工是一种典型的近终形、短流程制备加工技术，可以实现材料设计、制备预成型一体化；可自由组装材料结构从而精确调控材料性能；既可用于制备陶瓷、金属材料，也可制备各种复合材料。它是近20年来材料先进制备与成型加工技术的热点与主要发展方向之一。自1990年以来，世界粉末冶金年销售量增加了近2倍。2003年北美铁基粉末。相关的模具、工艺设备和最终零件产品的销售额已达到91亿美元，其中粉末冶金零件的销售为64亿美元。美国企业生产的粉末冶金产品占全球市场的一半以上。可以预见，在较长一段时间内，粉末冶金工业仍将保持较高的增长速率。粉末材料成型加工技术的研究重点包括粉末注射成型胶态成型、温压成型及微波、等离子辅助低温强化烧结等。 6. 陶瓷胶态成型 20世纪80年代中期，为了避免在注射成型工艺中使用大量的有机体所造成的脱脂排胶困难以及引发环境问题，传统的注浆成型因其几乎不需要添加有机物、工艺成本低、易于操作制等特点而再度受到重视，但由于其胚体密度低、强度差等原因，他并不适合制备高性能的陶瓷材料。进入90年代之后，围绕着提高陶瓷胚体均匀性和解决陶瓷材料可靠性的问题，开发了多种原位凝固成型工艺，凝胶注模成型工艺、温度诱导絮凝成形、胶态振动注模成形、直接凝固注模成形等相继出现，受到严重重视。原位凝固成形工艺被认为是提高胚体的均匀性，进而提高陶瓷材料可靠性的唯一途径，得到了迅速的发展，已逐步获得实际应用。 7. 激光快速成型 激光快速成形技术，是20实际90年代中期由现代材料技术、激光技术和快速原型制造术相结合的近终形快速制备新技术。采用该技术的成形件完全致密且具有细小均匀的内部组

全球卫星导航定位技术的原理及应用论文概要.doc

浅析全球卫星导航定位技术原理及应用 一、前言 导航定位的需求,可以说不是历来就有的,在人类早期物质生产活动中以牧猎为主,日出而作,日落而息。当时人们离不开森林和水草,或是随着水草的兴衰而漂泊不定,根本不需要什么明确的定位。但是,随设社会的发展,到了农业时代,在人们开发农田,兴修水利等相应活动中就逐渐产生了测绘定位的需求,可以说在这时,导航定位就在慢慢酝酿之中。等到了工业时代,人类的活动遍及全球,而一些工程比如航海、航空、洲际交通工程,通信工程,矿产资源勘探工程,地球生态及环境变迁的研究,就需要精确地定位。这些需求促使导航定位技术的发展,并把这项技术带到一个前所未有的发展时期,它的手段也从光学机械过渡到光电子精密机械仪器的时代。社会是不断发展的,科技是不断进步的,20世纪末,出现了电子计算器技术、半导体技术、激光技术、航天科学技术,它们的出现,把人类带到了电子信息时代和航天探索时代。当1957年前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星,人类跟踪无线电信号中发现了卫星无线电信号的多普勒频移现象,这预示着一种全新的天空定位技术的可行性,由此,人类进入了卫星定位和导航的时代。 二、简介 1:全球卫星导航定位系统(global navigation and positioning satellite system采用极轨道星座和无源定位方式为美国提供全球覆盖的导航及定位系统。简称GPS。其轨道高度约为2×104 km,在6条轨道上运行有24颗卫星,每12 h绕地球一周,能保证地球上任何地点的用户都能至少同时看到4颗卫星。它属于非静止卫星定位系统。移动用户利用导航定位接收机来接收4颗(或4颗以上卫星的导航定位信号,并测量不同信号的到达时间,求出移动用户的三维空间坐标,自动给出经度和纬度显示,从而实现用户的自主定位。也可通过无线传输手段将用户定位信息传送到调度中心,实现对移动用户的调度控制。 GPS向用户广播的导航信号为双频,分别为1 575.42MHz 和1 226.60MHz。采用多种直接序列扩频码的码分多址和伪码测距技术。直接序列扩频码主要有P码

定向凝固技术的研究进展

定向凝固技术的研究进展 材料的使用性能是由其组织形态来决定的。因此．包括成分调整在内，人们通过控制材料的制备过程以获得理想的组织从而使材料具有所希望的使用性能，控制凝固过程已成为提高传统材料的性能和开发新材料的重要途径。定向凝固技术由于能得到一些具有特殊取向的组织和优异性能的材料，因而自它诞生以来得到了迅速的发展[1] ，目前已广泛地应用于半导体材料、磁性材料以及自身复合材料的生产[2-3] 。同时，由于定向凝固技术的出现，也为凝固理论的研究和发展提供了实验基础(由于理论处理过程的简单化)，因为在定向凝固过程中温度梯度和凝固速率这两个重要的凝固参数能够独立变化，从而可以分别研究它们对凝固过程的影响。此外，定向凝固组织非常规则，便于准确测量其形态和尺度特征。 本文评述了定向凝固技术的发展过程及其在材料的研究和制备过程中的应用，指出了传统定向凝固技术存在的问题和不足，并介绍了在此基础上新近发展起采的新型定向凝固技术及其应用前景。 1 传统的定向凝固技术 1.1 炉外结晶法(发热铸型法) [4] 所谓的炉外结晶法就是将熔化好的金属液浇入一侧壁绝热，底部冷却，顶部覆盖发热剂的铸型中，在金属液和已凝固金属中建立起一个自上而下的温度梯度，使铸件自上而下进行凝固，实现单向凝固。这种方法由于所能获得的温度梯度不大，并且很难控制，致使凝固组织粗大，铸件性能差，因此，该法不适于大型、优质铸件的生产。但其工艺简单、成本低，可用于制造小批量零件。 1.2 炉内结晶法 炉内结晶法指凝固是在保温炉内完成，具体工艺方法有：

1.2.1 功率降低法(PD法) [5] 将保温炉的加热器分成几组，保温炉是分段加热的。当熔融的金属液置于保温炉内后，在从底部对铸件冷却的同时，自下而上顺序关闭加热器，金属则自下而上逐渐凝固，从而在铸件中实现定向凝固。通过选择合适的加热器件，可以获得较大的冷却速度，但是在凝固过程中温度梯度是逐渐减小的，致使所能允许获得的柱状晶区较短，且组织也不够理想。加之设备相对复杂，且能耗大，限制了该方法的应用。 1.2.2 快速凝固法(HRS) [6] 为了改善功率降低法在加热器关闭后，冷却速度慢的缺点，在Bridgman晶体生长技术的基础上发展成了一种新的定向凝固技术，即快速凝固法。该方法的特点是铸件以一定的速度从炉中移出或炉子移离铸件，采用空冷的方式，而且炉子保持加热状态。这种方法由于避免了炉膛的影响，且利用空气冷却，因而获得了较高的温度梯度和冷却速度，所获得的柱状晶间距较长，组织细密挺直，且较均匀，使铸件的性能得以提高，在生产中有一定的应用。 1.2.3 液态金属冷却法(LMC法) [7] HRS法是由辐射换热来冷却的，所能获得的温度梯度和冷却速度都很有限。为了获得更高的温度梯度和生长速度。在HRS法的基础上，将抽拉出的铸件部分浸入具有高导热系数的高沸点、低熔点、热容量大的液态金属中，形成了一种新的定向凝固技术，即LMC法。这种方法提高了铸件的冷却速度和固液界面的温度梯度，而且在较大的生长速度范围内可使界面前沿的温度梯度保持稳定，结晶在相对稳态下进行，能得到比较长的单向柱晶。 常用的液态金属有Ga—In合金和Ga—In—Sn合金，以及Sn液，前二者熔点低，但价格昂贵，因此只适于在实验室条件下使用。Sn液熔点稍高(232℃)，但由于价格相对比较便宜，冷却效果也比较好，因而适于工业应用。该法已被美国、前苏联等国用于航空发动机叶片的生产[8] 。

定向凝固技术及其应用

定向凝固技术及其应用 1.定向凝固理论基础及方法 定向凝固又称定向结晶，是指金属或合金在熔体中定向生长晶体的一种方法。定向凝固技术是在铸型中建立特定方向的温度梯度，使熔融合金沿着热流相反的方向，按要求的结晶取向进行凝固铸造的工艺。它能大幅度地提高高温合金综合性能。定向凝固的目的是为了使铸件获得按一定方向生长的柱状晶或单晶组织。定向凝固铸件的组织分为柱状、单晶和定向共晶3种。要得到定向凝固组织需要满足的条件，首先要在开始凝固的部位形成稳定的凝固壳，凝固壳的形成阻止了该部位的型壁晶粒游离，并为柱状晶提供了生长基础，该条件可通过各种激冷措施达到。其次，要确保凝固壳中的晶粒按既定方向通过择优生长而发展成平行排列的柱状晶组织，同时，为使柱状晶的纵向生长不受限制，并且在其组织中不夹杂有异向晶粒，固液界面前方不应存在生核和晶粒游离现象。这个条件可通过下述措施来满足：（1）严格的单向散热。要使凝固系统始终处于柱状晶生长方向的正温度梯度作用下，并且要绝对阻止侧向散热，以避免界面前方型壁及其附近的生核和长大。（2）要有足够大的液相温度梯度与固液界面向前推进速度比值以使成分过冷限制在允许的范围内。同时要减少熔体的非均质生核能力，这样就能避免界面前方的生核现象，提高熔体的纯净度，减少因氧化和吸氧而形成的杂质污染，对已有的有效衬底则通过高温加热或加入其他元素来改变其组成和结构等方法均有助于减少熔体的非均质生核能力。（3）要避免液态金属的对流。搅拌和振动，从而阻止界面前方的晶粒游离，对晶粒密度大于液态金属的合金，避免自然对流的最好方法就是自下而上地进行单向结晶。当然也可以通过安置固定磁场的方法阻止其单向结晶过程中的对流。从这三个条件我们可以推断，为了实现定向凝固，在工艺技术上必须采取措施避免侧向散热，同时在靠近固液界面的熔体中维持较高的温度梯度。 定向生长理论和它的应用很大程度上取决于先进定向凝固技术。自从Bridgman和Stockbarger在20世纪20年达提出奠定了现代定向凝固和单晶生长技术基础的Bridgman定向凝固技术，定向凝固就被广泛运用于制备各种结构和功能材料。定向凝固技术最大的一个成果之一就是涡轮叶片的生产，这直接促进了高温合金材料设计上的巨大进步。自从这个突破后，一系列的定向凝固技术，比如：快速凝固技术（HRS），液态金属冷却（LMC）等可以提高定向凝固组织都发展起来。如今，定向凝固理论是一种重要的材料制备方法和一种研究凝固现象的有利工具。因此，研究和开发新的定向凝固方法吸引了世界范围内的材料工程师和科学家。 定向凝固方法主要有以下几种： （1）发热剂法。将型壳置于绝热耐火材料箱中，底部安放水冷结晶器。型壳中浇入金属液后，在型壳上部盖以发热剂，使金属液处于高温，建立自下而上的 凝固条件。由于无法调节凝固速率和温度梯度，因此该法只能制备晓得柱状 晶铸件。 （2）功率降低法。铸型加热感应圈分两段，铸件在凝固过程中不移动。当型壳被预热到一定过热度时，向型壳中浇入过热金属液，切断下部电源，上部继续 加热。温度梯度随着凝固距离的增大而不断减少。 （3）快速凝固法。与功率降低法的主要区别是铸型加热器始终加热，在凝固时铸件与加热器之间产生相对移动。另外，在热区底部使用辐射挡板和水冷套。 在挡板附近产生较大的温度梯度。与功率降低法相比，该法可大大缩小凝固

通讯科技在定位技术中的运用论文

通讯科技在定位技术中的运用论文 通讯科技在定位技术中的运用论文 1引言 焦炉四大车的通信方式大多采用无线或感应无线的通信方式。在感应无线的通信方式中，编码电缆既作为位置检测使用，又作为数 据通信使用。将编码电缆应用在移动机车的定位上是相当成功的， 但将其应用在数据通信上，其缺点是明显的。首先感应无线通信的 工作频率较低(100kHz左右)，容易受到电气干扰；其次其通信环路 过长，设备复杂，稳定性较差，成本高。近年来，无线电通信技术 飞速发展，已由过去的模拟方式发展到现在的数字方式，其特点是 硬件设备简单、通信速度快、通信误码率低。因此采用无线数据通 信技术解决焦炉四大车的通信问题是未来的发展方向。 1.1通信技术 (1)扩频通信基本原理扩频通信，即扩展频谱通信(SpreadSpectrumCommunication)，它与光纤通信、卫星通信，一同 被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频通信是将待 传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列:SpreadSequence)调制，实 现频谱扩展后再传输；接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。(2)扩频通信的理论基础扩频通信的可行性，是从信息论和抗干扰理论的基本公式中引伸而来的。扩展频谱换取 信噪比要求的降低，正是扩频通信的重要特点，并由此为扩频通信 的应用奠定了基础。总之，我们用信息带宽的100倍，甚至1000倍 以上的宽带信号来传输信息，就是为了提高通信的抗干扰能力，即 在强干扰条件下保证可靠安全地通信。这就是扩展频谱通信的基本 思想和理论依据。 2位置检测的.基本原理

2.1编码电缆的结构 编码电缆由电缆芯线、模芯和电缆护套构成。芯线有两种，即基准线(R线)和地址线(G0线—G9线)。基准线R在整个电缆段中不交叉，地址线是按格雷码的编码规律来编制的，G0每隔2P交叉一次，G1每隔4P交叉一次，G2每隔8P交叉一次，以此类推，G9在整个 电缆段中只交叉一次，P为依靠电缆本身能识别的最小长度。 2.2位置检测的基本原理 图1为编码电缆位置检测原理示意图。移动机车上安装一个天线箱(发射天线)，天线箱距离扁平电缆10~30cm，天线箱发射的高频 信号通过电磁感应被地面的编码电缆接收，R线为平行敷设的一对线，接收到的信号作为基准信号，G0~G9在不同的位置有不同的交 叉点，其接收到的信号在经过偶数个交叉后，相位与基准信号相同，在经过奇数个交叉点后，相位与基准信号的相位相反，若规定同相 位时地址为“0”，反相位时地址为“1”，则在编码电缆的某一位 置得到唯一10位的地址编码，此对应与机车的一个地址。例如图中 G0~G9的地址码为:001…1。位置检测单元将地址码转换成十进制的 米数，即可检测出机车离编码电缆始端的距离，从而得到机车的位置。 3感应无线定位和通信系统 数据通信受到变频调速器谐波干扰，变频器工作时，作为一个强大的干扰源，其干扰途径一般分为辐射、传导、电磁耦合、二次辐 射和边传导边辐射等，谐波的频率为几十千赫兹到几百千赫兹。主 要途径如图2所示。从图2可以看出，变频器产生的辐射干扰对周 围的无线电接收设备产生强烈的影响。下面介绍感应无线通信系统 中数据通信和地址检测的模式，并说明变频调速器对感应无线通信 干扰的原因。 3.1数据通信的模式 感应无线通信的工作频率为:地面站:79kHz，车载站:49kHz，这 个频率正好在变频调速器的谐波范围，于是产生了同频干扰。数据 通信的流程如图3所示。由于地面站的数据是通过编码电缆发射的，

材料成型新技术——连续定向凝固技术 - 副本

材料成型新技术报告 学生姓名：学号： 学院：材料学院 班级：成型093 题目：连续定向凝固技术 2012 年 11月

连续定向凝固技术 绪论 金属的凝固，从传热学的角度是液态金属转变为固态的过程；从物理化学、金属学的观点就是结晶，即：形核和生长。形核过程对金属材料晶粒的大小起着至关重要的作用；晶体生长关系到凝固后微观组织的形态，由于组成金属材料的晶体形态与金属材料的性质有关，如何控制晶体生长已成为控制金属材料性能的重要手段。凝固组织的控制包括两方面的内容：(l)凝固组织形态的选择(2)控制凝固组织的尺寸、间距。 材料的使用性能是由其组织形态来决定的。因此，包括调整成分在内，人们通过控制材料的制备过程以获得理想的组织从而使材料具有所希望的使用性能，控制凝固过程己成为提高传统材料的性能和开发新材料的重要途径。定向凝固技术由于能得到一些具有特殊取向的组织和优异性能的材料，因而自它诞生以来得到了迅速的发展。同时，由于定向凝固技术的出现，也为凝固理论的研究和发展提供了实验基础，因为在定向凝固过程中温度梯度和凝固速率这两个重要的凝固参数能够独立变化，从而可以分别研究它们对凝固过程的影响。此外，定向凝固组织非常规则，便于准确测量其形态和尺度特征。 定向凝固技术是控制晶体生长、研究晶体生长行为最有效的方法，实现定向凝固的总原则为金属熔体中的热量严格的按单一方向导出，使金属或合金按柱状晶或单晶的方式生长。金属熔体在凝固过程中，为了达到单一方向生长为柱状晶的目的，除满足上述总原则外，还必须满足以下两个条件：一是凝固过程中固液界面保持为平面，在界面前沿保持足够高的温度梯度，并且使此温度梯度与柱状晶生长速度的比值足够大；二是未凝固的液体有足够的过热度，避免型壁形核，防止型壁上形成的晶体脱落形成等轴晶的核心。 定向凝固的发展历程 定向凝固过程的理论研究的出现是在1953年，那是Charlmers及其他的同事们在

空间定位技术论文

空间定位技术与定位信息 学院： 专业： 学生姓名： 学号：

合成孔径雷达（InSAR） 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种高分辨率的二维成像雷达。它作为一种全新的对地观测技术，近20 年来获得了巨大的发展，现已逐渐成为一种不可缺少的遥感手段。与传统的可见光、红外遥感技术相比，SAR 具有许多优越性，它属于微波遥感的范畴，可以穿透云层甚至在一定程度上穿透雨区，而且具有不依赖于太阳作为照射源的特点。微波遥感还能在一定程度上穿透植被，可以提供可见光、红外遥感所得不到的某些新信息，使其具有全天候、全天时的观测能力，这是其它任何遥感手段所不能比拟的。 传统的SAR 技术只能获得目标的二维信息，它缺乏获取地面目标三维信息和监测目标微小形变的能力。通过将干涉测量技术与传统SAR 技术结合而形成的合成孔径雷达干涉技术（Synthetic Aperture Radar Interferometry，InSAR）提供了获取地面三维信息的全新方法。 一、InSAR技术基本原理 InSAR的原理是通过两副天线同时观测或通过一副天线两次平行观测，获取地面同一景观的复图像对，根据地面各点在两幅复图像中的相位差，得出各点在两次成像中微波的路程差，从而获得地面目标的三维信息。[1] 雷达数据干涉处理要满足几个条件[2]，第一，基线长度要满足相干的要求；第二，相干图像获取期间成像区变化要足够小；第三，将数据处理成SLC(单探视复数)格式。 InSAR 数据处理的核心算法包括SAR 图像配准、干涉相位图的生成和滤波、相位解缠、干涉基线参数确定或估计等。其数据处理流程和处理步骤可以概括如下： (1)获取满足InSAR处理条件的机载或星载雷达数据； (2)对每一频段数据按斜距坐标生成复数SAR图像； (3)根据两个复数图像，计算图像中每一个配准像元的相位差，即干涉相； (4)用相位解缠技术解2π模糊性； (5)将解缠过的相位差转换为地物高程角；

定向凝固中的界面形态演化

定向凝固中的界面形态演化 引言 通常人们在研究金属及其合金的凝固时，由于金属本身的不透明性，使得人们无法动态实时观察金属内部凝固过程中凝固组织的演化与选择；而采用X射线透视或者原子力显微镜则代价较为高昂，也不可能获得对组织演化细节的清楚认识。由于熔体凝固时对流会造成材料组分上的变化，造成杂质条纹等缺陷。要获得高质量的材料，就要对凝固过程的熔体流动和其稳定性进行深入研究。借助实时观察方法对凝固过程进行实时原位观察，研究凝固过程中材料表面微观形貌和整体形态的变化以及流体运动，实现动态过程的可视化监测和测量，从中就可获得有关凝固的信息。 随着对凝固理论与晶体生长技术不断深入的研究，发现凝固形态是由晶体界面性质和凝固驱动力场的性质所完全决定的。界面性质决定了界面形态对驱动力场的响应性质，因而相似的界面性质在相似的驱动力场作用下将产生相似的动力学行为，从而导致相似的界面形态。 固--液界面可以分为两类[1]：规则界面和不规则界面。规则界面是指正常凝固条件下的平面、胞状和枝晶界面[2]。理论分析表明，只有当固--液界面能是各向异性时才能形成稳定枝晶界面[3]，通常情况下大多数材料是以稳定枝晶界面生长。 当晶体沿着一定的晶向生长时，如立方晶系的<111>晶向，固--液界面能接近于各向同性[4]，这时将会出现不规则界面。在这样的条件下，枝晶尖端常常随机分枝，分枝与枝晶干不对称，从而形成不规则界面。至今已经观察到几种不规则界面，如：倾斜枝晶界面、退化枝晶界面、海藻状晶体界面。 1实验方法 晶体生长室的最大平面放在x-y平面中，观察二维晶体生长。实验采用了丁二腈-5at%水来作为模拟晶体，测试开始前，试样加热至全部融化并静止一段时间冷却，使得试样内的熔质均匀化。温度通过采用SWP-T803数字控温仪控温，控温精度0.1°C，可在0°C到200°C范围内任意调节。加热至一定温度且保持恒定，试样内形成一定的温度梯度，试样放在温度梯度场中。晶体中温度的测量利用热电偶，晶体生长过程中，根据晶体界面的位置移动热电偶的位置，记录温度值，即可获得温度梯度值。 实验系统见图1，试样放入定向固系统中，使用CKX41型浮雕相衬显微镜可

基于Zigbee无线定位技术研究毕业论文

基于ZigBee的无线定位技术研究 摘要： 随着现代通信技术和无线网络的快速发展，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室环境，但是受定位时间、定位精度以及复杂室环境等条件的限制，比较完善的封闭空间定位技术目前还无法很好地利用。本文的重点就在于设计并实现了一种低成本、实用的无线传感器定位系统。 本论文主要研究了基于ZigBee网络的室无线定位技术，它包括硬件平台、节点通信程序和上位机监测软件三部分。本文详细介绍了三部分的实现。其中，硬件平台以集成了射频与51微控制器的CC2430芯片为核心，该平台包括射频模块、辅助电路、功能指示电路等。 论文最后对定位系统进行了实际测试。测试表明:本系统达到了设计要求，是一个低成本、易实现的系统。 关键词：ZigBee 无线定位CC2430 Z-STACK

The Research Wireless localization Based on ZigBee Teacher：liu zhi (Changchun university of science and technology of electronic information engineering institute,060412225 wang meng) Abstract： With the rapid development of modern communication technology and wireless network,people's demand for positioning and navigation is increasing. Especially in complex indoor environments, but as the limitation of positioning time, positioning accuracy as well as the complexity of the indoor environment conditions, well-positioning technology is still unable to be used in an encloseure space. The combination of ZigBee technology and localization is one of the key researches. This paper, aiming at ZigBee network, investigates the indoor wireless location techniques and implements a real-time localization system. This paper achieves a localization system. three parts are included. They are hardware platform, communication program of nodes and PC monitor software. The achievement of every part is clear introduced in this paper. The core of hardware platform is CC2430 which is integrated by RF and 51 MCU, the localization nodes are designed and made. It includes RF module, auxiliary module and function indication circuits. In the end, practical test is implemented. This system is confirmed to be a

钢的电磁约束成型定向凝固工艺研究

钢的电磁约束成型定向凝固工艺研究* 李金山 张　军 李建国 傅恒志 摘　要　以1Cr 18Ni9T i 为实验材料,对钢的电磁约束成型定向凝固工艺进行了 一定的探索,获得了合理的感应器结构和理想的工艺参数,并成功地抽拉出直径25m m 、表面光滑、内部为柱状晶组织的试样。 关键词　电磁约束成型,定向凝固,感应器,电磁压力 中图分类号　TM 154.2,T F771.1 引　言 电磁约束成型定向凝固技术是将电磁铸造技术与定向凝固技术相结合而产生的一种新型的定向凝固技术,与传统的定向凝固技术相比它的优点是: 金属熔体与感应器(铸模)无接触,一方面使所获得的铸件表面质量较好,无毛刺、缩孔、夹渣等铸造缺陷;另一方面,减少了传统定向凝固时模壳材料对铸件的污染,可以充分提高铸件的性能。 冷却介质与铸件直接接触,显著增强了铸件的冷却能力,同时由于金属熔体采用感应加热,加热能力很强,最终形成了沿铸件轴向方向上的强热强冷,满足了一维散热条件,并使液固界面附近获得了较高的温度梯度,有利于获得理想的柱晶或超细柱晶组织。由于电磁自约束成型定向凝固技术是一项跨多种学科的复杂技术,它涉及到电磁流体力学、冶金、凝固、自动控制等较多学科领域,研究和开发有许多困难需要解决。因此,目前国内外很少见到这方面研究报道。西北工业大学凝固技术国家重点实验室傅恒志院士等人近几年致力于这方面的研究,并已取得了一定的研究成果。本文对小截面不锈钢试样的电磁约束成型定向凝固技术在设备、工艺等方面进行了一定的研究,并获得了直径为25m m 、内部为均匀的柱状晶组织的圆柱状试样。1　实验原理及方法 图1所示为电磁约束成型定向凝固工艺的原理图[1],工作时,电源供给感应器交变的感应电流,使感应器内部产生交变的感应磁场。根据电磁感应理论,在感应器内部的金属熔体内产生交变的电磁感应电流,由于集肤效应,电流主要集中在金属熔体表层部分,其方向在每一瞬间都与感应器内的电流方向相反。因此,在熔体的侧表面产生垂直表面并指向熔体内部的电磁压力压缩熔体。电磁压力、表面张力和熔体的静压力平衡,就实现了熔体与感应器的无接触成型。在感应器的上面配上送料机构,使固体棒料能够连续被送入感应器内,利用感应加热将其　 1998年2月 第16卷第1期　西北工业大学学报JOU R N AL O F N O RT HW EST ERN PO L Y T ECHNI CA L U N IV ERSIT Y Feb.　1998 V ol.16No.1 西北工业大学讲师 西北工业大学教授本文收到日期:1996-11-15 *　国防预研基金和航空科学基金资助项目

室内与室外定位技术论文：室内与室外定位技术的研究

室内与室外定位技术论文：室内与室外定位技术的研究 摘要:本文全面介绍了各种室外、室内定位技术,详细地阐述了各种定位技术的实现、误差修正以及定位方法改进中.本文展现了目前世界上主要的定位技术. 关键词: 定位GPS 惯性传感器无线传感器网络 中图分类号：TN927+.21文献标识码：A文章编号：1007-9416（2011）05-0179-01 1、室外定位技术 从测量原理的角度上看,当今世界室外定位技术主要分为GPS卫星定位和惯性传感器定位[1].GPS定位由于受到环境、SA政策等多种因素的影响,需使用局域差分方法来提高定位的精度,这样局域差分GPS的数学模型对定位精度的提高起到了决定性的作用.与此同时,当物体(如车)处于GPS信号的盲区时,需要采用惯性传感器进行定位,针对其导航误差大的缺陷,车辆动态数学模型辅助的惯性导航系统可以有效减小汽车导航的位置误差. 1.1 局域差分GPS 引起GPS定位误差的原因有多种,如对流层延迟、电离层延迟等.然而,间隔在一定距离内(小于10 km)的两个站同步观测同一颗卫星,得到的误差是基本一致的.如果将一个站设

为基准站,且其坐标已知,该站的实时观测数据通过通信链路传输到另一个站,即用户站.用户站同时差分处理来自基准站和卫星的观测数据,可消除用户站观测数据中与基准站相同误差的影响,这就是局域差分的基本思想[2]. 1.2 惯性传感器定位 惯性传感器(陀螺仪和加速度计)定位是一种推算定位方式[3].即从一个已知位置的点根据连续测得的运载体姿态角(由陀螺仪测得)和加速度(由加速度计测得)推算出其下一点的位置.因而可实时得到运动物体的位置. 假设运动物体的初始点坐标(相对于标准坐标系).运动物体自身坐标系的轴、轴、轴上分别安装有陀螺仪和加速度计. 在室外汽车导航中,经常采用的是GPS卫星导航.然而,当汽车受到物理干扰或者建筑物,树木等遮挡时,GPS会失去卫星信号而停止工作.这时就需要使用惯性导航系统作为辅助的导航系统,所以基于惯性传感器定位(包括导航)的缺点. 2、室内定位技术 室内相对定位,是指采用无线传感器网络进行的定位[4].无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的传感器节点组成,通过无线通信的方式形成的一个多跳的自组织网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知检测对象的信息,并发送给观察者传感器节点的数据沿

定向凝固技术的发展与应用

定向凝固技术的发展与应用 摘要：定向凝固技术是指利用一定的设备，在一定的工艺条件下使材料的组织具有特殊取向从而获得优异性能的工艺过程。定向凝固技术是伴随着高温合金的发展而逐步发展起来的。本文综述了定向凝固技术的定向凝固理论，对比分析了不同定向凝固方法的优缺点，并从四个方面论述了提高温度梯度的途径，最后对定向凝固技术的发展及应用前景做了展望。 关键词：定向凝固；工艺特点；温度梯度；应用 1.引言 凝固是材料制备与加工的重要手段之一，先进的凝固技术为先进材料开发与利用提供了技术条件。凝固过程中包含了热量、质量和动量的传输过程，它们决定了材料凝固组织和成分分布，进而影响材料性能。近20年中，不仅开发出许多先进凝固技术，也丰富和发展了凝固理论。其中，先进凝固技术主要集中于如下几种类型：定向凝固、快速凝固与近快速凝固技术、外加物理场（压力场、电磁场、超重力或微重力场）中的凝固技术以及强制流动条件下的凝固技术等。 定向凝固技术是对金属材料进行凝固过程进行研究的重要手段之一，可用于模拟合金的凝固过程，制备高质量航空发动机定向和单晶叶片等。同时，也是研究固液界面形态及凝固组织行之有效的技术手段。 定向凝固技术的出现是涡轮叶片发展过程中的一次重大变革。铸造高温合金叶片的制造工艺经历了从等轴晶铸造到定向单晶凝固的发展过程，不仅在晶粒结构的控制上取得了很大进展，而且铸造性能也有了很大提高，常规的铸造高温合金尽管有较高的耐温能力，但材料的中温蠕变强度较低。定向凝固技术能够使晶粒定向排列，在垂直于应力方向没有晶界，同时由于沿晶粒生长的（001）方向具有最低的弹性模量，这样将大大降低叶片工作时因温度不均匀所造成的热应力，因此使蠕变断裂寿命和热疲劳强度得到很大提高，如DS Mar-M200+Hf比等轴晶合金热疲劳性能提高了8倍。此后，随着各种定向凝固技术的不断发展，固液界面前沿的温度梯度不断增大、冷却速率逐渐提高，定向生产的叶片综合性能也日益提高。 2.定向凝固理论

声源定位系统毕业设计论文

声源定位系统毕业设计论文 0 前言 声音是我们所获取的外界信息中非常重要的一种。不同物体往往发出自己特有的声音，而根据物体发出的声音，人们可以判断出物体相对于自己的方位。有些应用场合，人们需要用机器来完成声音定位这个功能，并且往往要求定位精度比较高。2003年的美伊战争期间，人民网、CCTV网站的军事频道、国防在线等网站均报道了装配于美军的狙击手探测技术，这项技术其中一部分就包含了声源定位技术。 声源定位作为一种传统的侦察手段，近年来通过采用新技术，提高了性能，满足了现代化的需要，其主要特点是： 1）不受通视条件限制。可见光、激光和无线电侦察器材需要通视目标，在侦察器材和目标之间不能有遮蔽物，而声测系统可以侦察遮蔽物（如山，树林等）后面的声源。 2）隐蔽性强。声测系统不受电磁波干扰也不会被无线电侧向及定位，工作隐蔽性较强。 3）不受能见度限制。其他侦察器材受环境气候影响较大，在恶劣气候条件下工作时性能下降，甚至无法工作。声测系统可以在夜间、阴天、雾天、和下雪天工作，具有全天候工作的特点。 以下对美军装备的报道来自于《“巴格达之战”考验英军巷战武器装备》一文，该文刊登于2003年4月8日国防在线美伊战争专题。“狙击手声测定位系统通过接收并测量膛口激波和弹丸飞行产生的冲击波来确定狙击手的位置，通常仅能探测超音速弹丸。这种系统有单兵佩挂型、固定设置型和机动平台运载型。美国BBN系统和技术公司的声测系统，通过测量弹丸飞行中的声激波特性来探测弹丸并进行分类。该系统为固定设置型，采用2个置于保护区两侧的传声器阵列或6个分布在保护区内的单向传声器。传声器通过电缆或射频链路与指挥节点相连。为了准确定位，需事先确定传声器的距离，精度要在1米以内。该系统可探测到90％的射击，定位精度为方位 1.2°、水平3°。此外，美国的“哨兵”和“安全”有效控制城区环境安全系统均是采用声测定位技术的反狙击手系统。 美军这一套声源定位系统通过定位弹丸产生的特殊激波和冲击波，探测出狙击手的位置，在战场上有效保护战士生命。而在民用方面，声源定位系统也有广阔的应用前景。试设想一下未来的可视电话，如果在电话上装上声源定位系统，实时探测出人说话

连续定向凝固

1连续定向凝固的基本原理 连续定向凝固技术是热型连铸即OCC法发展的高级阶段，也是目前应用较多的单晶连铸方法。其基本原理与OCC法相似，均是将结晶器的温度保持在熔体的凝固温度以上，绝对避免熔体在型壁上形核，完全消除等轴晶的来源，获得了单向凝固的柱状晶连续铸锭，熔体的凝固只在脱离结晶器的瞬间进行。随着铸锭不断离开结晶器，熔体的凝固方向沿热流的反方向进行，这种方法最大的特点是改变传统的连续铸造中冷却结晶器为加热结晶器，熔体的凝固不在结晶器内部进行。其原理见图1。 2连续定向凝固技术的特点 连续定向凝固技术的特点: (1)在铸型出口端与冷却区之间具有高的温度梯度，型内金属液的热量主要沿拉铸方向单向传输，造成有利于定向凝固的条件，可铸出长度不受限制的单晶和柱状晶铸锭。 (2)铸锭与铸型之间始终存在一层液体膜，铸锭表面在离开铸型出口一小段距离之后才自由凝固，铸锭表面光滑呈镜面状。金属液在铸型出口处凝固结壳，显著地减小铸件与型壁的磨擦磨损，可铸得表面非常光洁的复杂截面形状的薄壁型材。因此，OCC技术可以称为一种新型成形技术，可用于制造那些通过塑性加工难以成型的硬脆合金及金属间化合物等线材、板材及复杂管材等。 (3)凸出的固液界面有利于凝固过程中析出的气体及夹杂不断排向液体，不被卷入铸锭，而且不存在补缩困难的问题。因此，铸锭组织致密，无气孔、缩孔、缩松等铸造缺陷。有利于后续的冷加工，可以减少甚至消除冷加工过程中的中间退火，节省了能源，提高了生产效率。 (4)凸出的固液界面有利于引晶阶段晶体的竞争生长，易于实现多晶组织向单晶的演化。但是，由于铸锭在离开铸型时，表面仍呈液体状态，铸锭的成形依靠液膜表面张力与液体金属静压力和重力的平衡，使得该技术在具体的工艺方案及工艺控制上有其特殊性。 3连续定向凝固技术的应用 定向凝固技术的实现，对研发新型金属材料和近成型产品，进一步开发金属材料的潜力起到了积极的推动作用。 目前，世界范围内有多家企业采用该技术开发产品，如日本大阪富士公司制造的连铸单晶镁以及用于弧焊的一系列铝合金线;日本O saka FujiKogyo公司生产的Sn-Bi共晶合金的焊

浅析室内定位技术论文

浅析室内定位技术基本原理 摘要：在室内环境无法使用卫星定位时，使用室内定位技术作为卫星定位的辅助定位，解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题。最终定位物体当前所处的位置。 关键词：室内定位技术方案前景分析 一、定位技术 除通讯网络的蜂窝定位技术外，常见的室内无线定位技术还有：Wi-Fi、蓝牙、红外线、超宽带、RFID、ZigBee和超声波。 1. Wi-Fi技术 通过无线接入点（包括无线路由器）组成的无线局域网络(WLAN)，可以实现复杂环境中的定位、监测和追踪任务。它以网络节点（无线接入点）的位置信息为基础和前提，采用经验测试和信号传播模型相结合的方式，对已接入的移动设备进行位置定位，最高精确度大约在1米至20米之间。如果定位测算仅基于当前连接的Wi-Fi接入点，而不是参照周边Wi-Fi的信号强度合成图，则Wi-Fi定位就很容易存在误差（例如：定位楼层错误）。 另外，Wi-Fi接入点通常都只能覆盖半径90米左右的区域，而且很容易受到其他信号的干扰，从而影响其精度，定位器的能耗也较高。 2. 蓝牙技术 蓝牙通讯是一种短距离低功耗的无线传输技术，在室内安装适当的蓝牙局域网接入点后，将网络配置成基于多用户的基础网络连接模式，并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微网络的主设备。这样通过检测信号强度就可以获得用户的位置信息。 蓝牙定位主要应用于小范围定位，例如：单层大厅或仓库。对于持有集成了蓝牙功能移动终端设备，只要设备的蓝牙功能开启，蓝牙室内定位系统就能够对其进行位置判断。 不过，对于复杂的空间环境，蓝牙定位系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。 3. 红外线技术 红外线技术室内定位是通过安装在室内的光学传感器，接收各移动设备（红外线IR标识）发射调制的红外射线进行定位，具有相对较高的室内定位精度。 但是，由于光线不能穿过障碍物，使得红外射线仅能视距传播，容易受其他灯光干扰，并且红外线的传输距离较短，使其室内定位的效果很差。当移动设备放置

定向凝固

定向凝固 定向凝固是指在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属和未凝固金属熔体中建立起特定方向的温度梯度，从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固，最终得到具有特定取向柱状晶的技术。定向凝固是研究凝固理论和金属凝固规律的重要手段，也是制备单晶材料和微米级(或纳米级)连续纤维晶高性能结构材料和功能材料的重要方法。自20世纪60年代以来，定向凝固技术发展很快。由最初的发热剂法、功率降低法发展到目前广泛应用的高速凝固法、液态金属冷却法和连续定向凝固技术。现代航空发动机的涡轮叶片和导向叶片是用铸造高温合金材料制成，这类材料晶界在高温受力条件下是较薄弱的地方，这是因为晶界处原子排列不规则，杂质较多，扩散较快，于是人们设想利用定向凝固方法制成单晶，消除所有晶界，结果性能明显提高了。定向凝固技术广泛应用于高温合金、磁性材料、单晶生长、自生复合材料的制备等力面，并且在类单晶金属间化合物、形状记忆合金领域具有极广阔的应用前景。 制备方法： 1. 发热剂法 定向凝固技术的起始阶段。 基本原理:将铸型预热到一定温度后，迅速放到水冷铜底座上并立即进行浇注，顶部覆盖发热剂，侧壁采用隔热层绝热，水冷铜底座下方喷水冷却，从而在金属液和已凝固金属中建立起一个自下而上的温度梯度，实现定向凝固。 2. 功率降低法 铸型加热感应圈分两段，铸件在凝固过程中不动，在底部采用水冷激冷板。加热时上下两部分感应圈全通电，在加入熔化好的金属液前建立所要的温度场，注入过热的合金液。然后下部感应圈断电，通过调节输入上部感应圈的功率，在液态金属中形成一个轴向温度梯度。热量主要通过已凝固部分及底盘由冷却水带走。由于热传导能力随着离水冷平台距离的增加而明显降低，温度梯度在凝固过程中逐渐减小，所以轴向上的柱状晶较短。并且柱状晶之间的平行度差，合金的显微组织在不同部位差异较大，甚至产生放射状凝固组织。 3. 高速凝固法 装置和功率降低法相似，多了拉锭机构，可使模壳按一定速度向下移动，改善了功率降低法温度梯度在凝固过程中逐渐减小的缺点；另外，在热区底部使用辐射挡板和水冷套，挡板附近产生较大的温度梯度，局部冷却速度增大，有利于细化组织，提高力学性能。 4. 液态金属冷却定向凝固 合金在熔炼炉内熔炼后，浇入保温炉内的铸型，保温一段时间，按选择的速度将铸型拉出保温炉，浸入金属液进行冷却。在加热系统和冷却系统之间有辐射挡板，确保将加热区和冷却区隔开，使固液界面保持在辐射挡板中心附近，以实现定向凝固。 5. 流化床冷却法 液态金属冷却法采用低熔点合金冷却，成本高，可能使铸件产生低熔点金属脆性。 6. 区域熔化液态金属冷却法 在液态金属冷却法的基础上发展的一种新型的定向凝固技术。其冷却方式与液态金属冷却法相同，但改变了加热方式，利用电子束或高频感应电场集中对凝固界面前沿液相进行加热，充分发挥过热度对温度梯度的贡献，从而有效地提高了固液界面前沿温度梯度，可在较快的生长速率下进行定向凝固，可以使高温合金定向凝固一次枝晶和二次枝晶间距得到非常明显的细化。但是，单纯采用强制加热的方法以求提高温度梯度从而提高凝固速度，仍不能获得很大的冷却速度，因为需要散发掉的热量相对而言更多了，故冷却速度提高有限。 7. 激光超高温度梯度快速定向凝固