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铝合金研究现状及应用论文

发布时间:2024-07-04 20:36:42

铝合金研究现状及应用论文

物质的用途决定于物质的性质。由于铝有多种优良性能,因而铝有着极为广泛的用途。 (1)铝的密度很小,仅为 g/cm3,虽然它比较软,但可制成各种铝合金,如硬铝、超硬铝;防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外,宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其合金。例如,一架超音速飞机约由70%的铝及其合金构成。船舶建造中也大量使用铝,一艘大型客船的用铝量常达几千吨。 (2)铝的导电性仅次于银、铜,虽然它的导电率只有铜的2/3,但密度只有铜的1/3,所以输送同量的电,铝线的质量只有铜线的一半。铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力,而且有一定的绝缘性,所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。 (3)铝是热的良导体,它的导热能力比铁大3倍,工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。 (4)铝有较好的延展性(它的延展性仅次于金和银),在100 ℃~150 ℃时可制成薄于 mm的铝箔,这些铝箔广泛用于包装香烟、糖果等,还可制成铝丝、铝条,并能轧制各种铝制品。 (5)铝的表面因有致密的氧化物保护膜,不易受到腐蚀,常被用来制造化学反应器,医疗器械,冷冻装置,石油和天然气管道等。 (6)铝粉具有银白色光泽(一般金属在粉末状时的颜色多为黑色),常用来做涂料,俗称银粉、银漆,以保护铁制品不被腐蚀,而且美观。 (7)铝在氧气中燃烧能放出大量的热和耀眼的光,常用于制造爆炸混合物,如铵铝炸药(由硝酸铵、木炭粉、铝粉、烟黑及其它可燃性有机物混合而成)、燃烧混合物(如用铝热剂做的炸弹和炮弹可用来攻击难以着火的目标或坦克、大炮等)和照明混合物(如含硝酸钡68%、铝粉28%、虫胶4%) (8)铝热剂常用来熔炼难熔金属和焊接钢轨等。铝还用做炼钢过程中的脱氧剂。铝粉和石墨,二氧化钛(或其它高熔点金属的氧化物)按一定比率均匀混合后,涂在金属上,经高温煅烧而制成耐高温的金属陶瓷,它在火箭及导弹技术上有重要应用。 (9)铝板对光的反射性能也很好,铝越纯,其反射能力越好,因此常用来制造高质量的反射镜,如太阳灶反射镜等。 (10)铝具有吸音性能,音响效果也较好,所以广播室、现代化大型建筑室内的天花板等也常用铝。 但人类多吃铝,会造成脑中毒。如老年痴呆.以上是一些铝合金的资料,希望对你有所帮助。

合金是由金属与其它一种以上的金属或非金属所组成的具有金属通性的物质。我国是世界上最早研究和生产合金的国家之一,在商朝(距今3000多年前)青铜(铜锡合金)工艺就已非常发达;公元前6世纪左右(春秋晚期)已锻打(还进行过热处理)出锋利的剑(钢制品)。铝是分布较广的元素,在地壳中含量仅次于氧和硅,是金属中含量最高的。纯铝密度较低,为 g/cm3,有良好的导热、导电性(仅次于Au、Ag、Cu),延展性好、塑性高,可进行各种机械加工。铝的化学性质活泼,在空气中迅速氧化形成一层致密、牢固的氧化膜,因而具有良好的耐蚀性。但纯铝的强度低,只有通过合金化才能得到可作结构材料使用者选用根据铝合金的成分和生产工艺特点,通常分为形变与铸造铝合金两大类.工业上应用的主要有铝-锰,铝-镁,铝-镁-铜,铝-镁-硅-铜,铝-锌-镁-铜等合金.变形铝合金也叫熟铝合金,据其成分和性能特点又分为防锈铝,硬铝,超硬铝,锻铝和特殊铝等五种.。铝合金的突出特点是密度小、强度高。铝中加入Mn、Mg形成的Al-Mn、Al-Mg合金具有很好的耐蚀性,良好的塑性和较高的强度,称为防锈铝合金,用于制造油箱、容器、管道、铆钉等。硬铝合金的强度较防锈铝合金高,但防蚀性能有所下降,这类合金有Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mg-Zn系。新近开发的高强度硬铝,强度进一步提高,而密度比普通硬铝减小15%,且能挤压成型,可用作摩托车骨架和轮圈等构件。Al-Li合金可制作飞机零件和承受载重的高级运动器材。 各种飞机都以铝合金作为主要结构材料。飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造。飞机依用途的不同,铝的用量也不一样。着重于经济效益的民用机因铝合金价格便宜而大量采用,如波音767客机采用的铝合金约占机体结构重量 81%。军用飞机因要求有良好的作战性能而相对地减少铝的用量,如最大飞行速度为马赫数 的F-15高性能战斗机仅使用%铝合金有些铝合金有良好的低温性能,在-183~-253[2oc]下不冷脆,可在液氢和液氧环境下工作,它与浓硝酸和偏二甲肼不起化学反应,具有良好的焊接性能,因而是制造液体火箭的好材料。发射“阿波罗”号飞船的“土星” 5号运载火箭各级的燃料箱、氧化剂箱、箱间段、级间段、尾段和仪器舱都用铝合金制造。 航天飞机的乘员舱、前机身、中机身、后机身、垂尾、襟翼、升降副翼和水平尾翼都是用铝合金制做的。各种人造地球卫星和空间探测器的主要结构材料也都是铝合

汽车工业中的能源材料 高强度铝合金 通过节能降低环境污染具有重要意义。在汽车材料领域,除了依靠零件薄壁化、中空化及小型化等方法节能外,主要的方法是材料的轻量化,所以轻量化材料的研究是目前国际上汽车材料领域最活跃的研究方向之一。 目前轻量化材料主要采用各种高强度钢,能够降低汽车重量15%-20%。九十年代以来国外广泛采用高比强度Al合金、Mg合金和塑料,其中最重要的轻量化材料是铝合金,它具有塑性好、比强度高、耐腐蚀性好、韧性好、加工成本低和可延长使用寿命等优点,每使用1Kg的Al,可降低汽车重量2.25Kg。 美国每台车的Al合金重量已经从70年代的30Kg增至90年代的90Kg。1996年Audi公司生产的全铝A8轿车,采用Al合金挤压车架,重量降低了35%,抗扭刚度增加了50%;1997年又生产了全Al车身的双座敞篷汽车和双座轿车。BMW公司1996年生产的5系列全铝轿车,其车身、车架、桥壳、齿轮箱箱体和双联前轴都是由Al合金制造,整体刚度增加80%,据德国铝业人士估计,仅使用Al车身,一年就可节约运行费用2.5万马克。 另外,Honda、Nissan、Chrysler、BMW和Audi等公司都生产了全铝发动机,它采用具有低热膨胀系数、良好的高温机械性能和耐磨性的过共晶铝硅合金活塞;缸体、连杆和曲轴采用压力铸造纤维增强和颗粒增强铝合金复合材料;车身采用Al-1%Si-0.5%Mg合金。这种合金在深冲成型时呈固溶态,塑性好;时效后,通过析出Mg2Si而增加强度。此外,采用管状铝材构成“空间立体构架”,其重量比钢车身降低40%,成本只增加20%,汽车总重量和燃料费都降低10%以上。 通过改变合金组织提高铝合金的强度,能够降低铝合金成本,使其得到更广泛的应用。由于我国以生产低中档轿车为主,所以这一点对我国的汽车工业具有特殊的意义。 此类合金的重要特征是强度高、耐腐蚀和韧性好。非晶和纳米晶高强度铝合金通常采用粉末冶金方法制造(冷速为40K/s),采用真空或氢气保护,在过冷液态温度下压制成型,制成的样品密度接近100%。例如Al94V4Fe2合金,其基体中含有高密度晶界和过饱和Fe和V。由于Fe阻碍晶粒长大,其组织为纳米晶+非晶。 在成型过程中,合金表面的氧化铝膜被挤碎,在合金中呈弥散分布,因此该合金同时具有缺陷强化、固溶强化和弥散强化几个方面的强化机制,而组织中的非晶则有力的改善了合金的韧性,该合金最高强度达到1390MPa,其它合金也存在类似的性能。这些合金的铝含量在85%-94%之间,铝含量越低,合金韧性越好,成本越高。由于上述合金需要在压力下成型,所以用这些合金制造的零件应具有较简单的形状。 现在汽车发动机连杆使用的材料主要是中碳碳素钢和合金钢,其强度在600-1000MPa之间。如果高强度铝合金的强度达到700-900MPa,则铝合金的比强度是中碳钢的3倍,而其重量只有原有重量的1/3,这不但能够提高发动机的工作效率和节约能源,而且由于连杆重量的减轻可降低发动机工作时的振动,从而提高发动机的使用寿命和可靠性。 2、储氢合金 估计到2020年石油作为能源的比例将由目前的40%降至20%,所以需要研究替代能源。汽车未来能源除采用天然气和液化气以及各种双燃料外,可采用太阳能、电能和氢能。 太阳能电池从材料角度出发,要解决非晶硅的低成本制造(本世纪末只能达到1w/0.2$)和光电转换率低的问题(24%);电池储能需要解决高效电池(低成本、储电的高比能量和比功率及高储电次数)的问题;而氢能则需要解决低成本分解水和氢气储存问题。 对于氢气储存问题通常采用储氢合金解决,目前主要是镧系(LaNi5),钛系(TiFe和TiFeV)和镁系(Mg2Ni)金属间化合物,一般能够储存比本身体积大1000倍以上的氢量。 这些合金的缺点是储氢次数低(储氢和放氢使其体积反复膨胀和收缩,导致合金粉化)、容易中毒和储氢密度低。如果采用锆镍和铜钛非晶合金储氢,则由于它的非晶结构,不容易发生晶界开裂,从而避免形成粉末。但是一般非晶合金在制造过程中需要急冷,因此很难制成大块样品,需要研制出具有高非晶形成能力的合金。 我们根据80年代末国外的文献报道,研究了在镧系、锆系和镁系非晶合金中加入其它组元(Al、Y和Co等)后的非晶形成能力。虽然不能达到文献报道的通过压力铸造制成直径10mm左右的铸件的水平,但铸造出了直径大于5mm的非晶合金。以这些合金为基础,有可能研究出长寿命的储氢非晶合金,其性能指标预期可达到: a.储氢能力达到200mm3/g; b.放电量50W/Kg; c.充放电次数大于500次; d.在100-150℃氢的蒸气压大于5MPa; e.压力平台温度范围在20-30℃之间。 通过解决水的低成本分解(目前也可通过电厂电力输出低谷时富余的电力电解水)或由于汽油的价格的上涨(石油短缺),都可以导致氢燃料汽车的应用。因为氢燃烧后生成无害的水,所以该研究对于环境保护有着重要意义。 以上是一片参考文献,仅供参考

铝合金硬质阳极氧化研究现状论文

铝合金:一。用途铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的,如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能:易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类,各种类均有各自的使用范围,并有各自的代号,以供使用者选用。 铝合金仍然保持了质轻的特点,但机械性能明显提高。铝合金材料的应用有以下三个方面:一是作为受力构件;二是作为门、窗、管、盖、壳等材料;三是作为装饰和绝热材料。利用铝合金阳极氧化处理后可以进行着色的特点,制成各种装饰品。铝合金板材、型材表面可以进行防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工,制成各种装饰板材、型材,作为装饰材料。 铝合金是应用最广的一种防锈铝,它的强度不高,不能热处理强化,在退火状态下有高的塑性,而蚀性好,焊接性好,切削加工性不良。用於制造要求高可塑性和良好焊接性、在液体或气体介质中工作的低载荷零件如油箱、油管、液体容器等;线材可制作铆钉。 二。铝合金概述(资料)以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰,次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。 铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。 铝合金分两大类:铸造铝合金,在铸态下使用;变形铝合金,能承受压力加工,力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。 铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能,只能通过冷加工变形来实现强化,它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能,它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。 铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能,物理性能和抗腐蚀性能。 铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金,铝铜合金,铝镁合金和铝锌合金。[编辑本段]【纯铝产品】 纯铝分冶炼品和压力加工品两类,前者以化学成份Al表示,后者用汉语拼音LG(铝、工业用的)表示。[编辑本段]【压力加工铝合金】 铝合金压力加工产品分为防锈(LF)、硬质(LY)、锻造(LD)、超硬(LC)、包覆(LB)、特殊(LT)及钎焊(LQ)等七类。常用铝合金材料的状态为退火(M焖火)、硬化(Y)、热轧(R)等三种。[编辑本段]【铝材】 铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材,包括板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、型材等。[编辑本段]【铸造铝合金】 铸造铝合金(ZL)按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类,代号编码分别为100、200、300、400。[编辑本段]【高强度铝合金】 高强度铝合金指其抗拉强度大于480兆帕的铝合金,主要是压力加工铝合金中硬铝合金类、超硬铝合金类和铸造合金类。[编辑本段]【铝合金缺陷修复】 铝合金在生产过程中,容易出现缩孔、砂眼、气孔和夹渣等铸造缺陷。如何修复铝合金铸件气孔等缺陷呢?如果用电焊、氩焊等设备来修补,由于放热量大,容易产生热变形等副作用,无法满足补焊要求。 冷焊修复机是利用高频电火花瞬间放电、无热堆焊原理来修复铸件缺陷。由于冷焊热影响区域小,不会造成基材退火变形,不产生裂纹、没有硬点、硬化现象。而且熔接强度高,补材与基体同时熔化后的再凝固,结合牢固,可进行磨、铣、锉等加工,致密不脱落。冷焊修复机是修补铝合金气孔、砂眼等细小缺陷的理想方法。[编辑本段]【不同牌号铝合金的典型用途】 合 金 典 型 用 途 1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管,各种软管,烟花粉 1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合,但对强度要求不高,化工设备是其典型用途 1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件,例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具 1145 包装及绝热铝箔,热交换器 1199 电解电容器箔,光学反光沉积膜 1350 电线、导电绞线、汇流排、变压器带材 2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品 2014 应用于要求高强度与硬度(包括高温)的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料,车轮与结构元件,多级火箭第一级燃料槽与航天器零件,卡车构架与悬挂系统零件 2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金,目前的应用范围较窄,主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件,螺旋桨与配件 2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件 2036 汽车车身钣金件 2048 航空航天器结构件与兵器结构零件 2124 航空航天器结构件 2218 飞机发动机和柴油发动机活塞,飞机发动机汽缸头,喷气发动机叶轮和压缩机环 2219 航天火箭焊接氧化剂槽,超音速飞机蒙皮与结构零件,工作温度为-270~300摄氏度。焊接性好,断裂韧性高,T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力 2319 焊拉2219合金的焊条和填充焊料 2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件 2A01 工作温度小于等于100摄氏度的结构铆钉 2A02 工作温度200~300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片 2A06 工作温度150~250摄氏度的飞机结构及工作温度125~250摄氏度的航空器结构铆钉 2A10 强度比2A01合金的高,用于制造工作温度小于等于100摄氏度的航空器结构铆钉 2A11 飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉 2A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等,建筑与交通运输工具结构件 2A14 形状复杂的自由锻件与模锻件 2A16 工作温度250~300摄氏度的航天航空器零件,在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱 2A17 工作温度225~250摄氏底的航空器零件 2A50 形状复杂的中等强度零件 2A60 航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等 2A70 飞机蒙皮,航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等 2A80 航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件 2A90 航空发动机活塞 3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件,或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作,如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置,运输液体产品的槽、罐,以薄板加工的各种压力容器与管道 3004 全铝易拉罐罐身,要求有比3003合金更高强度的零部件,化工产品生产与贮存装置,薄板加工件,建筑加工件,建筑工具,各种灯具零部件 3105 房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管,薄板成形加工件,瓶盖、瓶塞等 3A21 飞机油箱、油路导管、铆钉线材等;建筑材料与食品等工业装备等 5005 与3003合金相似,具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮,并与6063合金的色调协调一致 5050 薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板,汽车气管、油管与农业灌溉管;也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等 5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度,用于制造飞机油箱、油管,以及交通车辆、船舶的钣金件,仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等 5056 镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等;包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩,以及需要有高抗蚀性的其他场合 5083 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件;需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等 5086 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等 5154 焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐 5182 薄板用于加工易拉罐盖,汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件 5252 用于制造有较高强度的装饰件,如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜 5254 过氧化氢及其他化工产品容器 5356 焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝 5454 焊接结构,压力容器,海洋设施管道 5456 装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料 5457 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件 5652 过氧化氢及其他化工产品贮存容器 5657 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件,但在任何情况下必须确保材料具有细的晶粒组织 5A02 飞机油箱与导管,焊丝,铆钉,船舶结构件 5A03 中等强度焊接结构,冷冲压零件,焊接容器,焊丝,可用来代替5A02合金 5A05 焊接结构件,飞机蒙皮骨架 5A06 焊接结构,冷模锻零件,焊拉容器受力零件,飞机蒙皮骨部件 5A12 焊接结构件,防弹甲板 6005 挤压型材与管材,用于要求强高大于6063合金的结构件,如梯子、电视天线等 6009 汽车车身板 6010 薄板:汽车车身 6061 要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性,如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材 6063 建筑型材,灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料 6066 锻件及焊接结构挤压材料 6070 重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材 6101 公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等 6151 用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环,供既要求有良好的可锻性能、高的强度,又要有良好抗蚀性之用 6201 高强度导电棒材与线材 6205 厚板、踏板与耐高冲击的挤压件 6262 要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件 6351 车辆的挤压结构件,水、石油等的输送管道 6463 建筑与各种器具型材,以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件 6A02 飞机发动机零件,形状复杂的锻件与模锻件 7005 挤压材料,用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构,如交通运输车辆的桁架、杆件、容器;大型热交换器,以及焊接后不能进行固熔处理的部件;还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒 7039 冷冻容器、低温器械与贮存箱,消防压力器材,军用器材、装甲板、导弹装置 7049 用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件,如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等,而韧性稍高 7050 飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是:抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高 7072 空调器铝箔与特薄带材;2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层 7075 用于制造飞机结构及期货 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造 7175 用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能,即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高 7178 供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件 7475 机身用的包铝的与未包铝的板材,机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件 7A04 飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等[编辑本段]【变形铝及铝合金状态、代号】 1.范围 本标准规定了变形铝合金的状态代号。 本标准适用于铝及铝加工产品。 2.基本原则 基础状态代号用一个英文大写字母表示。 细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。 基本状态代号 基本状态分为5种 代号 名称 说明与应用 F 自由加工状态 适用于在成型过程中,对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品,该状态产品的力学性能不作规定。 O 退火状态 适用于经完全退火获得最低强度的加工产品。 H 加工硬化状态 适用于通过加工硬化提高强度的产品,产品在加工硬化后可经过(也可不经过)使强度有所降低的附加热处理。 W 固熔热处理状态 处理状态 一种不稳定状态,仅适用于经固溶热处理后,室温下自然时效的合金,该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段。 T 热处理状态(不同于F、O、H状态) 适用于热处理后,经过(或不经过)加工硬化达到稳定的产品。T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字

大学生方程式赛车上为了轻量化使用轻质材料7系铝合金材料(尤其以7075和7050为主),7075铝合金是一种冷处理锻压合金,强度高,远胜于软钢。7075是商用最强力合金之一。7075铝合金结构紧密,耐腐蚀效果强,良好机械性能及阳极反应。细小晶粒使得深度钻孔性能更好,工具耐磨性增强,螺纹滚制更与众不同。 但是铝合金表面硬度低,不耐磨,其应用范围受到一定限制,对铝合金进行硬质阳极氧化(阳极硬化)处理,可以获得与基体结合力好、具有一定厚度的膜层,能使用在铝制传动花键、轴承安装位置、螺纹紧固处等部位。(当然规则对某些部位的铝合金件也做了阳极硬化的要求,有人说做了没必要或者做了其他的比如镀硬铬等呵呵,其实阳极硬化的实用性和功能性的优势和必要性还是显而易见的) 根据调研和实验,7系铝合金在做完阳极硬化后,氧化膜厚度可为30μm-50μm,硬度为50-55HRC,可使铝材满足花键要求。(电解液为草酸,直流,电解温度0度以下,氧化颜色为带有金属光泽枯草黄绿色--屎黄色) 能做这项工作的工厂少之又少,这项技术会的技术人员更是稀少,小弟不才,在前辈和队友努力下,找到一家为出口活塞和核电设备做氧化的厂家,最终还是成功做了硬质氧化的铝制花键,其中曲折不多说,说一下具体步骤和注意事项吧。 氧化前的准备: 1,氧化要在完成所有机加工之后成品之前做 2,有条件最好做一下金相分析,确定材料真假,或者让供应商提供成分报告(据本人调研国内南平铝和西南铝还是不错的,货单上会提供这份报告)被某些材料供应商提供的假铝材坑到哭,成分不明确,烧蚀了我第一个做的最完美的加工件(因为不同系列铝材电解液配比不同,而且两种不同系列材料在一电解池中氧化肯定会发生烧蚀) 氧化过程: 1,首先要酸洗,这里要注意,酸洗之前一定要明白之前做没做过放电类的加工,比如说电火花放电加工花键,线切割加工等,如果有加工表面也会形成一层坚硬的氧化膜(是不是氧化铝没研究),酸洗一定要把这层膜腐蚀掉,否则这部分不导电不会被附上氧化膜,但是这样会影响工件的表面光滑度和亮泽,使工件发暗。为了使表面平整光亮,达到德雷克斯勒差速器壳的效果,我用抛光磨片加抛光蜡打磨了一次,但结果却呵呵,后来跟专家了解到,金属加工表面是物理平整,就是凸凹抚平的感 觉,氧化中会使其暴露,想要镜面效果只能通过化学抛光,用硝酸等化学试剂对加工表面处理再去氧化会得到镜面效果,因为这项工艺会对周围环境污染极大,极少有做的,所以处女座的朋友可以试试。 2,注意计算好工件表面积,这会和通电电流有一定比例关系,还有草酸含量也有关,否则会出现上膜慢,膜层较薄等问题,当然也和电解液有一定关系,我这边厂家只能做草酸的 3,电解过程中切勿频繁取出查看膜的厚度,会发生再次放入氧化池不反应的问题 4,注意控制好电流,过大会烧蚀,过小不反应 5,达到膜厚要求后取出后颜色会较重,用水清洗后,光泽十分好,水层干了之后会变暗,应该是正常反应,刚做出来那个亮啊 6,用测膜厚仪器多测几个点,我要求做到50丝硬度50多度(1丝,=毫米=10微米),在因为材料失败过一次之后,第二次完美成功。测硬度,简单点可以用钥匙,钥匙不会在上面留下划痕的,氧化之前则不然。 注意氧化后就尽量不要再加工了,铝花键经过氧化之后更加放心,而且材料用的更极限,体积更小质量更轻,我做的差速器壳总重,加上CUSCO差速器一共重。 附上7系铝材的物理和化学成分,希望你们做金相实验和分析的时候能用得到 7075铝合金物理特: 性抗拉强度:524Mpa 屈服强度:455Mpa 伸长率:11% 弹性模量E:71GPa 硬度:150HB 密度: 抗拉强度 σb (MPa):≥560 伸长应力 σ (MPa):≥495 伸长率 δ5 (%):≥6 7075铝合金化学组成: 硅Si: 铁Fe: 铜Cu: 锰Mn: 镁Mg: 铬Cr: 锌Zn: 钛Ti: 铝Al:余量 其他: 单个: 合计: 7050铝合金化学成分: 铝(Al) 余量 铬(Cr)≤ 锆(Zr)~ 锌(Zn)~ 硅(Si)≤ 铁(Fe)~ 锰(Mn)≤ 镁(Mg)~ 钛(Ti)≤ 铜(Cu)~ (区分2系与7系主要金属看锌和镁,7系之间区分看铜和锌含量) 6063铝合金 T1处理的屈服强度:90MPa,硬度:42HB T5处理的屈服强度:175MPa,硬度:60HB T6处理的屈服强度:210MPa,硬度:73HB T832处理的屈服强度:240MPa,硬度:95HB 10HW对应的强度大致是120MPa,13HW对应的强度大致是270MPa。这个HW对应强度是外推的,所以只能做参考。

铝合金研究论文

物质的用途决定于物质的性质。由于铝有多种优良性能,因而铝有着极为广泛的用途。 (1)铝的密度很小,仅为 g/cm3,虽然它比较软,但可制成各种铝合金,如硬铝、超硬铝;防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外,宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其合金。例如,一架超音速飞机约由70%的铝及其合金构成。船舶建造中也大量使用铝,一艘大型客船的用铝量常达几千吨。 (2)铝的导电性仅次于银、铜,虽然它的导电率只有铜的2/3,但密度只有铜的1/3,所以输送同量的电,铝线的质量只有铜线的一半。铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力,而且有一定的绝缘性,所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。 (3)铝是热的良导体,它的导热能力比铁大3倍,工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。 (4)铝有较好的延展性(它的延展性仅次于金和银),在100 ℃~150 ℃时可制成薄于 mm的铝箔,这些铝箔广泛用于包装香烟、糖果等,还可制成铝丝、铝条,并能轧制各种铝制品。 (5)铝的表面因有致密的氧化物保护膜,不易受到腐蚀,常被用来制造化学反应器,医疗器械,冷冻装置,石油和天然气管道等。 (6)铝粉具有银白色光泽(一般金属在粉末状时的颜色多为黑色),常用来做涂料,俗称银粉、银漆,以保护铁制品不被腐蚀,而且美观。 (7)铝在氧气中燃烧能放出大量的热和耀眼的光,常用于制造爆炸混合物,如铵铝炸药(由硝酸铵、木炭粉、铝粉、烟黑及其它可燃性有机物混合而成)、燃烧混合物(如用铝热剂做的炸弹和炮弹可用来攻击难以着火的目标或坦克、大炮等)和照明混合物(如含硝酸钡68%、铝粉28%、虫胶4%) (8)铝热剂常用来熔炼难熔金属和焊接钢轨等。铝还用做炼钢过程中的脱氧剂。铝粉和石墨,二氧化钛(或其它高熔点金属的氧化物)按一定比率均匀混合后,涂在金属上,经高温煅烧而制成耐高温的金属陶瓷,它在火箭及导弹技术上有重要应用。 (9)铝板对光的反射性能也很好,铝越纯,其反射能力越好,因此常用来制造高质量的反射镜,如太阳灶反射镜等。 (10)铝具有吸音性能,音响效果也较好,所以广播室、现代化大型建筑室内的天花板等也常用铝。 但人类多吃铝,会造成脑中毒。如老年痴呆.以上是一些铝合金的资料,希望对你有所帮助。

合金是由金属与其它一种以上的金属或非金属所组成的具有金属通性的物质。我国是世界上最早研究和生产合金的国家之一,在商朝(距今3000多年前)青铜(铜锡合金)工艺就已非常发达;公元前6世纪左右(春秋晚期)已锻打(还进行过热处理)出锋利的剑(钢制品)。铝是分布较广的元素,在地壳中含量仅次于氧和硅,是金属中含量最高的。纯铝密度较低,为 g/cm3,有良好的导热、导电性(仅次于Au、Ag、Cu),延展性好、塑性高,可进行各种机械加工。铝的化学性质活泼,在空气中迅速氧化形成一层致密、牢固的氧化膜,因而具有良好的耐蚀性。但纯铝的强度低,只有通过合金化才能得到可作结构材料使用者选用根据铝合金的成分和生产工艺特点,通常分为形变与铸造铝合金两大类.工业上应用的主要有铝-锰,铝-镁,铝-镁-铜,铝-镁-硅-铜,铝-锌-镁-铜等合金.变形铝合金也叫熟铝合金,据其成分和性能特点又分为防锈铝,硬铝,超硬铝,锻铝和特殊铝等五种.。铝合金的突出特点是密度小、强度高。铝中加入Mn、Mg形成的Al-Mn、Al-Mg合金具有很好的耐蚀性,良好的塑性和较高的强度,称为防锈铝合金,用于制造油箱、容器、管道、铆钉等。硬铝合金的强度较防锈铝合金高,但防蚀性能有所下降,这类合金有Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mg-Zn系。新近开发的高强度硬铝,强度进一步提高,而密度比普通硬铝减小15%,且能挤压成型,可用作摩托车骨架和轮圈等构件。Al-Li合金可制作飞机零件和承受载重的高级运动器材。 各种飞机都以铝合金作为主要结构材料。飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造。飞机依用途的不同,铝的用量也不一样。着重于经济效益的民用机因铝合金价格便宜而大量采用,如波音767客机采用的铝合金约占机体结构重量 81%。军用飞机因要求有良好的作战性能而相对地减少铝的用量,如最大飞行速度为马赫数 的F-15高性能战斗机仅使用%铝合金有些铝合金有良好的低温性能,在-183~-253[2oc]下不冷脆,可在液氢和液氧环境下工作,它与浓硝酸和偏二甲肼不起化学反应,具有良好的焊接性能,因而是制造液体火箭的好材料。发射“阿波罗”号飞船的“土星” 5号运载火箭各级的燃料箱、氧化剂箱、箱间段、级间段、尾段和仪器舱都用铝合金制造。 航天飞机的乘员舱、前机身、中机身、后机身、垂尾、襟翼、升降副翼和水平尾翼都是用铝合金制做的。各种人造地球卫星和空间探测器的主要结构材料也都是铝合

染色腈纶研究现状及应用论文

腈纶的主要性能特点(1)吸湿性较差,摩擦产生静电大,容易吸附污垢,穿着有闷气感,易洗快干,不霉不蛀。腈纶织物色彩鲜艳,不易染色,染料为阳离子染料,经高温高压上染。不适合洗衣店复染。(2)腈纶耐晒能力居各纤维之首,露天暴晒一年,强度仅下降20%,回弹力仍保持65%,而棉花则降低90%,锦纶、蚕丝、羊毛、粘胶等纤维,强力基本完全丧失。 (3)腈纶的强度和耐磨性在合成纤维中较差,腈纶衣物的褶裥处容易磨损、断裂。弹性不如羊毛、涤纶等纤维,反复拉伸弹性下降更多,尤其在领口、袖口、下摆处,容易出现“三口松弛”现象。腈纶服装摩擦起球最重,如果起球较多显得服装很脏,只有用去球器去除,否则无论怎样洗涤都不能清洗干净。 (4)腈纶耐酸性、抗氧化剂性和还原剂性较好,在合成纤维中居于中等水平,但对浓度较高的高温碱剂比较敏感,用稀碱液或氨处理时易变黄,用浓碱液处理时则被破坏。但是与蛋白质纤维和纤维素纤维相比,其耐碱性依然较好。(5)与其他合成纤维相同,也具有熔孔性。 (6)许多印染资料介绍腈纶耐热性良好,在150T的热空气中处理20h后其强度下降不到5%,但对于洗涤熨烫而言,腈纶与其他合成纤维的耐热性质相同,即遇高温弹性下降。因此,腈纶适宜低温、常温洗涤;适宜低温熨烫,绒面织物不可喷烫。

腈纶的主要性能特点(1)吸湿性较差,摩擦产生静电大,容易吸附污垢,穿着有闷气感,易洗快干,不霉不蛀。腈纶织物色彩鲜艳,不易染色,染料为阳离子染料,经高温高压上染。不适合洗衣店复染。(2)腈纶耐晒能力居各纤维之首,露天暴晒一年,强度仅下降20%,回弹力仍保持65%,而棉花则降低90%,锦纶、蚕丝、羊毛、粘胶等纤维,强力基本完全丧失。  (3)腈纶的强度和耐磨性在合成纤维中较差,腈纶衣物的褶裥处容易磨损、断裂。弹性不如羊毛、涤纶等纤维,反复拉伸弹性下降更多,尤其在领口、袖口、下摆处,容易出现“三口松弛”现象。腈纶服装摩擦起球最重,如果起球较多显得服装很脏,只有用去球器去除,否则无论怎样洗涤都不能清洗干净。  (4)腈纶耐酸性、抗氧化剂性和还原剂性较好,在合成纤维中居于中等水平,但对浓度较高的高温碱剂比较敏感,用稀碱液或氨处理时易变黄,用浓碱液处理时则被破坏。但是与蛋白质纤维和纤维素纤维相比,其耐碱性依然较好。(5)与其他合成纤维相同,也具有熔孔性。  (6)许多印染资料介绍腈纶耐热性良好,在150T的热空气中处理20h后其强度下降不到5%,但对于洗涤熨烫而言,腈纶与其他合成纤维的耐热性质相同,即遇高温弹性下降。因此,腈纶适宜低温、常温洗涤;适宜低温熨烫,绒面织物不可喷烫。腈纶是毛纺工业的重要原料,腈纶的优点是:腈纶织物染色鲜艳,耐光性属各种纤维织物之首,特别适合制造帐篷、车篷、窗帘等室外织物。腈纶面料的缺点是:耐磨性比较差。

如下:

1、腈纶纤维存在玻璃化转变温度。在玻璃化温度以下时,纤维结构紧密,染料很难进入纤维内部,上染速率很慢;当达到玻璃化温度时,纤维结构松弛,而阳离子染料对腈纶纤维的亲和力大,导致大量染料在较短时间内迅速进入纤维内部上染纤维,染色速率显著增加。

2、腈纶纤维的扩散性、移染性差。

3、所用染料存在临界浓度。染浴中染料浓度低于临界浓度时,上染速率随染料浓度的增加而急剧增高;超过这个临界浓度后,上染速率与染浴浓度无关,不再有变化。

随着腈纶产品尤其是纯腈纶产品的增多,除了选用好的设备外,应着重从染色工艺入手,包括前处理、温度、染料、助剂等,来改善腈纶染色的匀染性。

关于腈纶织物染色不均预防的染整工艺前处理

纯腈纶织物本身不含天然杂质,只有纺丝油剂、浆料以及编织过程中玷污的油迹和尘埃等。杂质的存在会造成染色不匀或色点、染斑和色花等疵病。因此,必须将这些杂质去除干净,才能进行染色。

因为在碱剂的作用下,浆料会分解成低分子量的钠盐而溶解去除,而且在热碱作用下可增加浆料的膨化,降低浆料与纤维的作用力,并且碱能增加浆料的溶解度。但是腈纶纤维不耐强碱,特别是在温度较高时,纤维损伤显著,且发黄,因此要选用碱性较弱的纯碱进行前处理。

而油剂、油污、乳化石蜡和平滑剂的去除,则主要依靠表面活性剂的润湿、渗透、乳化、分散、增溶、洗涤等作用。此外,碱也能使部分油剂皂化。表面活性剂要选用阳离子型的或非离子型的,若选用阴离子型表面活性剂,必须充分洗净,避免与阳离子染料发生作用,生成不溶物,玷污坯布。

醋酸乙烯酯作为腈纶第二单体工业化试验 3 金山油化纤 凝胶染色技术在腈纶NaSCN二步法工艺中的应用 1 金山油化纤 腈纶纺丝工艺与染色性能关系的探讨 1 金山油化纤 电脑测配色系统在凝胶染色腈纶中的应用 1 金山油化纤 抗起毛起球腈纶的开发与应用前景 1 合成纤维 大豆蛋白分离工艺研究 1 金山油化纤 我国腈纶发展方向—优势整合、规模集聚 1 金山油化纤 中国腈纶的现状与发展分析 1 石油化工技术经济

机器视觉研究及应用现状论文

【机器视觉技术的发展趋势】机器视觉的概念起始于20世纪60年代,最先的应用来自"机器人"的研制。最早基于视觉的机器系统,先由视觉系统采集图像并进行处理,然后通过计算估计目标的位置来控制机器运动。1979年提出了视觉伺服概念,即可以将视觉信息用于连续反馈,提高视觉定位或追踪的精度。

1研究现状及存在的问题水果实时分级系统主要功能是水果外部品质和内部品质的自动检测。水果的外部品质检测的项目有大小、形状、颜色、表面缺陷等,内部品质无损检测的项目为水果的硬度、糖含量、酸度、口味及某些内部缺陷等。水果外部品质的自动检测水果的尺寸和颜色检测技术已比较成熟,且在国外已经实现自动化检测,在国内也有按重量或尺寸分级的系统。但果面的缺陷检测却一直成为水果实时分级的障碍。果面缺陷检测的技术比较复杂,目前存在以下几方面难题。对水果整个表面进行实时视觉检测比较困难在水果分选生产线上,输送机构输送水果并把水果整个表面呈现给摄像机,这是水果实时分级系统比较关键的组成部分,因为当水果通过时,要求视觉系统能快速检查每个水果的全部果面,即使很小的缺陷面积,也会使得水果级别发生很大变化。同时,设计的视觉分级系统必须满足高生产率的要求。在这方面,国外学者(Growe,1996,Tao,1996)[1,2]采用滚子输送带使水果一边移动一边自身转动,从而使安装在输送带上方的摄像机能采集到水果的多个面的图像,达到全表面检测的目的。但由于水果大小和形状不规则,造成水果旋转速度不一致且难以保证按同一轴线旋转。此外,水果旋转两端的表面部分摄像机无法采集到,因此,分级误差较大。快速而准确地测定水果表面的各种缺陷且与梗、萼凹陷区正确区分比较困难Miller等(1991)[3]对桃子的分选试验表明:因不能正确区分水果表面的缺陷和梗、萼凹陷区,由此产生的分级误差为25%左右。Rehkugler等(1986)[4]利用机械定向机构使苹果梗、萼处于垂直方向并绕梗萼轴旋转,CCD线扫描摄像机可扫描苹果的整个表面且形成一幅图像,该方法的特点是由机械定向机构定位水果梗、萼区,摄像机对此区不需要再检查。但因为受定向机构速度的限制,还达不到实时分级的速度,试验结果为每分钟选30个苹果。Yang(1996)[5]利用结构光图像与散射光图像相结合来区分梗、萼区和缺陷区,综合两方面图像处理的结果,共抽取16个特征参数,再利用BP神经网络区分苹果的梗、萼区和缺陷区,分辨精度为95%,但还需要进一步把试验结果应用于实际水果分选生产线中。Growe等(1996)[1]采取在780 nm附近带域内,用结构光由一黑白摄像机进行水果表面的凹陷度检测;在750 nm带域内的散射光照射下,由一黑白摄像机进行水果表面的可疑缺陷区检测。水果的输送旋转装置及摄像机布置如图1a所示,采用的双锥滚筒输送带可使水果一方面沿水平方向作平移运动,另一方面又绕自身水平轴作旋转运动。两个黑白CCD摄像机用来采集750 nm附近的散射光图像和780 nm附近的结构光图像,水果旋转一周摄取两次图像。两个黑白摄像机采集的图像经过设计的接口电路后,被合成为一幅黑白图像,合成过程如图1b所示。图像的处理由流水线图像处理系统完成。试验结果表明:每个水果采集两幅图像时,缺陷检测的速度可达5个/s,但误差较大,如对于苹果,碰伤检测的准确率仅为51%。试验表明,要想得到较高的检测精度,每个水果应采集5幅以上的图像,结构光至少6条以上。此外,由于水果尺寸不同所造成各个水果旋转速度的不一致,也是产生测量误差的原因。徐娟(1997)[6]及Nakano(1997)[7]利用人工神经网络法对缺陷区和梗萼区进行区分,试验表明神经网络的区分准确率较低。在果面各种缺陷的快速检测方面,Throop(1997)[8]等人研究了多光谱测量技术,对10个品种的苹果的22种缺陷,在460~1 030 nm光谱范围内,每隔10 nm试验测定了它们的反射光谱特性,其中对3种苹果同一种缺陷测量的结果如图2所示。图中纵坐标的马氏距离反映了水果缺陷区与正常区反射强度的差别程度,距离越大,两者差别越大。由图中曲线可看出:在中心为540 nm、740 nm、1 030 nm三波段附近,3种苹果同一缺陷与正常区的反射强度的差别表现为最大或最小值,最后通过对3个波段的图像进行简单的减法和阈值处理,即可得到检测的缺陷,下一步应考虑实际应用的实现。(a)(b)图1图像采集布置图与图像合成示意图(a)输送装置及摄像机布置(b) 图像合成示意图图23种苹果同一缺陷在460~1 030 nm范围内与正常区反射强度的差别情况球形水果表面引起光照强度在投影面内呈曲面分布,以及二维图像上的透视区域与水果实际表面存在的畸变,给图像的缺陷检测带来困难和造成误差Tao(1996)[2]提出的球形变换法很好地解决了第一个问题。基本思想如图3所示:带缺陷的原始物体图像(OOI)与该物体反表面无缺陷的图像(IOI)相加得到变换后的物体图像(TOI),此图像具有平面物体图像的性质,而缺陷区低于该平面,然后经过简单阈值处理即可得缺陷区。何东健(1997)[9]提出了缺陷透视图像面积发生畸变的校正方法,但对复杂形状的缺陷区进行校正,还存在一定的困难。Nakano(1997)[7]利用一旋转平台使水果旋转,每旋转18°CCD摄像机采集一幅图像,苹果旋转一周可得20幅图像,为消除苹果球面面积的畸变,每幅图像只保留中间13 cm宽度的幅面,再全部合成一幅苹果整个表面的展开图像,此法非常有效,但在分选生产线上实现比较困难。图3球形变换方法传统的图像处理及模式识别算法的速度不适合实时分选线的要求国外一般采用高速图像处理硬件与简单有效的图像处理软件相结合的途径,来实现水果的实时分级。如Yang(1996)[5]利用的是Transputer系统、结构光法和洪水算法;Growe等(1996)[1]研制的系统,图像的大部分工作由流水线图像处理硬件系统完成;Tao(1996)[2]采用的是专用Merlin图像处理系统和简单有效的球形变换法,研制的苹果分选系统已应用到水果分选生产线上,其分选速度可达3 165个/min。国内研究者(刘禾,1998,徐娟,1997,杨秀坤,1997,何东健,1997)[6,9~11]大多利用一般的微机和图像采集卡,开发了一些图像处理和模式识别的新算法,如把人工神经网络、模糊理论、遗传算法、图像形态学、分形理论、小波理论及人工智能理论用于图像特征的抽取和识别。但由于图像处理的硬件速度太低,故只能限于静态水果图像分选的算法研究。此外,水果分级的算法应具备人工分级的一些优良性能,如学习与记忆功能,因为目前的一些分级算法的训练样本都比较少,而要分级的水果品种多变且量大。水果内部品质无损检测反映水果内部品质的主要指标有硬度、糖含量、酸度、口味及内部缺陷等。目前国内外研究的主要方法和存在的问题如下。水果的硬度检测水果的硬度可间接反映水果的成熟度、运输中的抗损坏性、储藏期等。目前用于水果硬度检测的方法主要有变形法和声学法。变形法就是在一定时间内给水果施加一定的动态力或冲击力,然后根据测得的变形量确定水果的硬度。如Schmilovitch等(1995)[12]研制成功了枣子硬度自动检测系统,其原理是把枣子放在两平板之间,在上面板施加5~8 N的动态力,根据所测变形量的大小把枣子分成4个硬度等级。Delwiche(1991)[13]利用冲击法研制了苹果硬度自动检测系统,发现冲击力会造成苹果表面的轻微损伤。变形法只能测量水果表面的局部硬度,实际上,水果表面硬度变化较大,故限制了变形法的应用。声学法包括声波脉冲响应法和超声波法,声波脉冲响应法(20~1 500 Hz)就是利用一麦克风测量受轻微敲击水果的声波强度,由此确定水果的硬度。Armstrong等(1993)[14]试验研究了所测声波强度与水果硬度的关系,发现二者有很好的相关关系。此法的优点是简单、无损,且能反映水果的整体硬度,缺点是必须注意周围噪声的绝缘及机械振动的消除,此外水果形状也影响测量精度。超声波(>20 000 Hz)法是根据超声波在水果等介质中传播时,能量衰减系数的大小来确定水果硬度。但由于水果内部含有较多气隙且各向异性,故超声波很难穿透整个水果。糖含量、酸度、口味的自动检测糖含量、酸度比较有潜力的检测方法是近红外法(NIR)和磁共振法(MR)。近红外法又分穿透法、反射法和部分穿透法,部分穿透法原理如图4所示。穿透法对水果不适应,反射法一般用于水果表面特征的检测,因此常用的方法是部分穿透法。由图4可看出,在部分穿透法中,光线经过的路径比穿透法短,且入射光线与接收器有一夹角,此夹角的确定对测量起关键作用,此外二者之间必须加一隔板。884 nm和834 nm测得量的比值已用于桃子、苹果(Slaughter ,1995)[15]糖含量的自动测定。Slaughter等(1996)[16]对西红柿,在400~1 100 nm的光谱范围内进行部分穿透性测量试验,结果表明:800~1 000 nm范围的信息对糖含量的确定最有用,测得的相关系数r=, 但酸度测量比较困难。Mizrach(1997)[17]利用超声波法试验研究了超声波衰减系数和芒果硬度、糖含量、酸度的关系,但其超声波测量探头必须与果面接触,故限制了在线的应用。因此,利用近红外多光谱技术测定水果内部糖含量及其他成分是很有前途的,为达到实时应用的目的,应进一步确定最合适的一两个波段并与计算机视觉技术结合。磁共振及磁共振成像(MRI)技术也是测定水果内部成分的有效方法,其依据是物质内部的某些原子核(H、C、P等)在外部磁场作用下,可与射频区域的电磁波辐射相互作用。Chen等(1996)[18]利用此法对鳄梨的成熟度和鲜杏梅的糖含量进行了一些研究,得到了较好的结果。此法的主要缺点是设备昂贵。图4部分穿透法与水果的口味相关的化学成分主要是可挥发性芳香化合物,当水果成熟时,就会在周围空气中散发这种挥发性芳香气体。Benady等(1995)[19]研制的电子传感器可以测量这种气体的浓度。水果内部缺陷的检测西瓜的内部空心用超声波检测已比较成熟。其他缺陷的检测,目前国外正研究利用X射线法、磁共振和磁共振成像技术等方法测量,因成本高及安全性等问题,故很难在农业中推广应用。2研究的途径及方向探讨水果实时分级系统的进一步研究应从两方面入手,一方面要加快水果外部品质的计算机视觉实时分选技术的研究;另一方面也要进行水果内部品质的无损检测技术的研究。因为水果分级的主要目的是选出高质量的水果,故水果内外品质的检测技术都十分重要。在水果的外部品质检测方面,应进行多种技术集成的应用研究。(1) 对于水果整个表面机器视觉快速检测的问题,可采用机械与光学技术相结合,设计合理的传送机构,既保证水果在传送带上比较平稳地移动,又可由视觉系统快速检测到水果的全部表面。尽量减小因水果不规则运动造成的分级误差、损伤及图像的模糊。(2) 对于果梗、萼区与缺陷的检测与视觉区分方面,应采用多光谱技术与机器视觉技术相结合,研究水果图像上可疑缺陷区的关键特征参数的抽取方法,得到简单、有效、快速的图像处理和识别方法。(3) 在球形果面造成的光反射强度呈曲面分布及曲面成像面积的畸变问题,可从光照设计、图像合成及软件补偿3方面综合考虑。光照的充分设计可解决第一个问题;多幅图像的有效合成,可解决畸变问题。我们通过试验表明:一个水果至少应采集5幅图像,然后再合成为一幅,可基本保证水果整个表面上缺陷的有效检测,以避免畸变误差。软件补偿的方法必须简单而有效,以适合高速的要求。(4) 在实时系统的图像处理器硬件设计方面,首先应采取先进的并行CPU芯片,如TMS320C80等;其次处理板的设计应与视觉系统结合起来考虑,如采集多路视觉信号的合成问题,机械机构与视觉系统的同步电路设计等。当然,也可引进国外比较成熟的高速图像处理主板,而其他技术可由国内自行开发,这样可以加快国内水果实时分级系统实现自动化的步伐。(5) 在图像处理和识别的软件设计方面,应把传统方法与现代新方法(神经网络,并行算法,遗传算法,模糊技术,人工智能,图像形态学,分形学,小波变换等)结合起来,改变传统图像信息的超数据量表达方式,寻求图像表达与解释的新方法,力求图像处理和识别算法的快速性、有效性及鲁棒性。在水果内部品质检测方面,声学振动法是实现硬度自动检测的有效方法,但应设法消除影响测量精度的因素,并进行在生产线上的应用开发;近红外局部投射法和磁共振法是水果糖含量、酸度等内部成分自动检测的有效方法。在国内,近红外局部投射法更有应用前景,应进一步研究其通用性、稳定性和实用性;内部缺陷的无损检测应进一步研究新原理和新方法,应采取自己开发和从国外引进相结合的方式。此外,应进行多种传感器测量信息集成技术的研究,这是水果内外品质实现实时自动检测与分级的有效途径。3结语利用各种现代技术的高度集成,在水果分选生产线上同时完成水果内外品质的检测与分级是将来进一步研究的方向和目的。随着科学技术的飞速发展,在我国近期有望实现农产品品质的自动化检测与分级。

机器视觉可以用在工业上,如自动化生产线,还可以用在医疗上+智能生活等等

视觉龙VD200配合EPSON机械手玩具定位应用     现场有两个振动盘,振动盘1作用是把玩偶振动到振动盘2中,振动盘2作用是把玩偶从反面振动为正面。视觉龙的VD200视觉定位系统通过判断玩偶正反面,把玩偶处于正面的坐标值通过串口发送给机器人,机器人收到坐标后运动抓取产品,当振动盘中有很多玩偶处于反面时,VD200视觉系统需判断反面玩偶数量,当反面玩偶数量过多时,VD200视觉系统发送指令给振动盘2把反面玩偶振成正面。

视觉龙VD200配合HBR机器人视觉引导对位应用

本项目为视觉龙的VD200视觉定位系统配合HBR机械手,识别刀片正反取放定位。

国内机器视觉研究的现状及发展趋势:早前,由于使用机器视觉的行业在我国本身就属于新兴领域,再加之视觉产品技术的普及推广不够,导致机器视觉的应用几乎是空白,即便有也只是低端方面的。目前,随着我国配套基础建设的完善,以及技术与资金的不断积累,各行各业对采用图像和机器视觉技术的工业自动化、智能化需求开始广泛出现,国内有关大专院校、研究所和企业近年来在图像和机器视觉技术领域进行了积极思索和大胆尝试,逐步开始了工业现场的应用,如制药、印刷、矿泉水瓶盖检测等领域,但真正高端的应用还很少,因此,以上相关行业的应用和发展空间还很大。

随着机器视觉技术的不断发展和推进,近年来,国内很多科研机构在机器视觉方面取得了优异成果。例如,由北京中泰通科技发展有限公司和上海交通大学联合研制的Super—DⅡ型排爆机器人,是国家“863”计划项目支持开发的具有自主知识产权的最新实用型产品。该机器人采用四个低光CCD摄像头,分别在机械手、爆炸物销毁器、车体前端和车体顶部的云台上各安装一个,这四个摄像头组成多方位的立体摄像观察系统,通过无线通信或有线通信方式将观察到的画面传输到操作系统的视频显示器上,便于操作人员操控机器人工作。由于机器人的视频监控系统采用四画面切换技术,既可以单幅画面显示,又可以四幅画面同时显示,从而为操作人员掌握系统信息提供了支持和帮助。

当前,视觉技术在我国应用较多的是车牌识别。不少科研机构或公司在车牌识别方面都已经逐渐开发出自己的产品,如北京绿睿科技公司、陕西维视公司、昆明利普视觉公司等。其中,较具代表性的有北京绿睿科技公司研发的车牌识别系统。

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