光学玻璃离心熔铸过程中成型热历史对反射镜的影响 被引量：3

1

作者 张心明 田爽 +1 位作者 付为杰 赵立新 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2475-2483,共9页

为了研究离心熔铸反射镜制造技术中热历史状态(成型温度及冷却速度)对成型效果的影响,采用有限元分析软件Abaqus对不同的成型温度及冷却速率进行仿真分析,确定成型温度为950℃、冷却速率为1℃/s时可以完成反射镜在模具中的充模和成型;... 为了研究离心熔铸反射镜制造技术中热历史状态(成型温度及冷却速度)对成型效果的影响,采用有限元分析软件Abaqus对不同的成型温度及冷却速率进行仿真分析,确定成型温度为950℃、冷却速率为1℃/s时可以完成反射镜在模具中的充模和成型;之后进行离心熔铸试验并对成型结果进行测量。在冷却速度大于1℃/s时,反射镜由于冷却后局部残余应力过大,导致其发生碎裂。同时通过对仿真结果、理论计算结果以及试验结果的分析对比,得到反射镜边缘的轴向高度与理论值相差10.12 mm,具有较大的面型误差,产生面型误差的原因是由于在高温成型冷却后反射镜体积收缩导致面型发生变化。 展开更多

关键词 离心熔铸 反射镜 数值分析 ABAQUS

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离心熔铸非球面镜镜胚面形偏差工艺参数的敏感性研究 被引量：2

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作者 张心明 徐鑫莉 +2 位作者 蔡鹏 于阳 赵立新 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1719-1727,共9页

离心熔铸技术在大口径非球面镜镜胚的制造方面具有独特优势。本文通过自行研制的缩比模型实验机进行试验,深入研究了离心熔铸工艺及成型镜胚质量,详细介绍了模具涂层的制备、离心熔铸的加热及冷却等工艺过程,制备了非球面镜镜胚模型。... 离心熔铸技术在大口径非球面镜镜胚的制造方面具有独特优势。本文通过自行研制的缩比模型实验机进行试验,深入研究了离心熔铸工艺及成型镜胚质量,详细介绍了模具涂层的制备、离心熔铸的加热及冷却等工艺过程,制备了非球面镜镜胚模型。采用数值模拟与试验研究相结合的方法,对所得镜胚面形偏差工艺参数的敏感性进行了研究。分析了模具的热膨胀系数、镜胚冷却速率、直径及加热温度对面形偏差的影响,得到了偏差工艺参数的敏感性规律。通过对面形偏差进行两次迭代补偿,面形偏差值从-84μm降到33μm,补偿后的结果满足设计要求。采用离心熔铸技术,可以制备满足上表面垂直偏差在30~40μm范围内的非球面镜镜胚。 展开更多

关键词 离心熔铸 非球面镜镜胚 工艺 面形偏差 迭代补偿

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基于离心熔铸的钢基双面双金属滑动轴承的工艺研究 被引量：2

3

作者 李娄明 唐建达 +3 位作者 徐贵宝 夏少华 曹健峰 白云 《制造技术与机床》 北大核心 2015年第2期78-80,共3页

以钢基双面双金属滑动轴承为研究对象,采用离心熔铸工艺对其进行研究。合理的钢基结构设计和离心熔铸工艺参数是获得钢基与双层合金的结合强度高、成分组织均匀的前提。对合金组织进行分析表明,铅以单质形式弥散分布在基体上,钢基与内... 以钢基双面双金属滑动轴承为研究对象,采用离心熔铸工艺对其进行研究。合理的钢基结构设计和离心熔铸工艺参数是获得钢基与双层合金的结合强度高、成分组织均匀的前提。对合金组织进行分析表明,铅以单质形式弥散分布在基体上,钢基与内外合金层中有原子互扩散过程,实现了良好的冶金结合。 展开更多

关键词 双金属 离心熔铸 滑动轴承 结合强度 原子扩散

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基于1∶80缩比实验机的离心熔铸模拟实验研究 被引量：1

4

作者 徐鑫莉 张心明 +2 位作者 蔡鹏 于阳 赵立新 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1601-1606,共6页

在实验室环境下进行非球面镜离心熔铸实验,研究大口径非球面镜的离心熔铸技术,并验证研究方法的可行性。通过对大口径非球面镜离心熔铸工艺的温度场相似准则和缩比模型参数匹配方法的研究,设计1∶80离心熔铸环境相似缩比实验机,进行物... 在实验室环境下进行非球面镜离心熔铸实验,研究大口径非球面镜的离心熔铸技术,并验证研究方法的可行性。通过对大口径非球面镜离心熔铸工艺的温度场相似准则和缩比模型参数匹配方法的研究,设计1∶80离心熔铸环境相似缩比实验机,进行物理模拟实验。测量了缩比实验的温度场、应力场以及最终的镜胚面形偏差。实验结果与仿真结果对比显示,温度场测量结果与仿真结果的相对误差在1.0%~1.4%之间。非球面镜在转变温度附近采取适当保温工艺后,最大压应力降为0.98 MPa.通过轮廓仪检测制得的非球面镜面形偏差为-83.823 3μm,与仿真结果相符。采用仿真联合缩比实验的方法对离心熔铸工艺中的不可观测量进行研究,为离心熔铸工艺提供了理论参考依据和实验指导。 展开更多

关键词 非球面镜 离心熔铸 相似性准则 缩比模型 温度场

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双金属复合止推轴承离心熔铸工艺的研究

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作者 李娄明 徐贵宝 +2 位作者 陈红圣 谭东 夏少华 《电力机车与城轨车辆》 2015年第A01期94-97,共4页

以HXN5B机车双金属止推轴承为研究对象,通过合理优化化学成分、钢坯模具等设计,对其采用离心熔铸一次成型工艺制作毛坯,并进行化学成分和组织性能检测。实际结果表明,双金属止推轴承止推面处径向和轴向的化学成分基本无偏差,钢背与合金... 以HXN5B机车双金属止推轴承为研究对象,通过合理优化化学成分、钢坯模具等设计,对其采用离心熔铸一次成型工艺制作毛坯,并进行化学成分和组织性能检测。实际结果表明,双金属止推轴承止推面处径向和轴向的化学成分基本无偏差,钢背与合金层出现了Fe与Cu和Sn原子的互扩散,界面结合良好,金相组织达到2级以上标准,碾平试验中合金层表面有裂纹但未出现合金层与钢背分离现象,双金属层间实现了良好的冶金结合,获得了性能优良的合格铸件。 展开更多

关键词 内燃机车 止推轴承 离心熔铸 原子扩散

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双焦点反射镜离心熔铸成型过程中的反射面交界位置补偿方法

6

作者 宁连爽 付为杰 +1 位作者 张心明 张轩 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2550-2560,共11页

针对双焦点反射镜镜胚离心成型反射面交界位置半径偏差补偿问题,开展双焦点反射镜离心熔铸成型过程中熔体的运动趋势和反射面交界位置的偏移研究。进行离心成型过程仿真,补偿计算内外圈反射面交界位置半径偏差,并进行类比实验验证。对... 针对双焦点反射镜镜胚离心成型反射面交界位置半径偏差补偿问题,开展双焦点反射镜离心熔铸成型过程中熔体的运动趋势和反射面交界位置的偏移研究。进行离心成型过程仿真,补偿计算内外圈反射面交界位置半径偏差,并进行类比实验验证。对比双焦点反射镜成型过程的仿真和成型实验结果可知,反射面最大面形偏差分别为6.5μm和7.2μm,内外圈反射面交界位置半径偏差分别为5.2μm和7.1μm,证实了数值模拟方法可以预测双焦点反射镜离心成型曲面面形以及反射面交界位置半径。将圆筒形隔热壁设置为不同半径,对外圈反射面成型转速均为50 r/min,内圈反射面成型转速分别为90 r/min、100 r/min和110 r/min的3种不同双焦点反射镜成型进行仿真,设置隔热壁位置半径分别为31.08 mm、30.7 mm和30.39 mm,使反射面交界位置半径偏差由4.358 mm、4.264 mm和4.199 mm缩小至2.15μm、2.40μm和5.30μm.偏差结果均为微米级,表明在离心熔铸成型过程中改变隔热壁位置半径能够对反射面交界位置半径进行补偿。 展开更多

关键词 双焦点反射镜 离心熔铸 反射面交界位置 类比实验 偏差补偿

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感应加热·颗粒离心熔铸工艺制备钢背铜铅合金滑动轴承的研究 被引量：3

7

作者 唐建达 李娄明 +2 位作者 朱正锋 马良 施旗红 《机车车辆工艺》 2012年第4期1-3,6,共4页

铜基合金及铝基合金滑动轴承虽然具有优良的耐摩擦磨损性能及较大的疲劳强度,但其抗胶合性能和嵌藏性一般。为了满足高速重载柴油机滑动轴承性能的要求,采用感应加热·颗粒离心熔铸工艺制备的钢背铜铅合金双金属滑动轴承突破了合金... 铜基合金及铝基合金滑动轴承虽然具有优良的耐摩擦磨损性能及较大的疲劳强度,但其抗胶合性能和嵌藏性一般。为了满足高速重载柴油机滑动轴承性能的要求,采用感应加热·颗粒离心熔铸工艺制备的钢背铜铅合金双金属滑动轴承突破了合金材料性能上的限制,同时具备了较好的疲劳强度、顺应性、嵌藏性、耐腐蚀性能和抗胶合性能。实际应用效果表明,该工艺所制产品的机械性能、双金属间的粘接强度以及疲劳强度均较高,且质量可靠、合金利用率高,组织及性能优于目前其他工艺所制滑动轴承。 展开更多

关键词 感应加热·离心熔铸 钢背铜铅合金 滑动轴承

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TiB_2基陶瓷-42CrMo合金钢层状复合材料界面结构与力学性能 被引量：3

8

作者 陈硕 张龙 +1 位作者 赵忠民 程兆刚 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2600-2608,共9页

采用自蔓延高温合成离心熔铸工艺可以快速制备出TiB_2基陶瓷-42CrMo合金钢层状复合材料,并在层间界面上形成TiB_2基陶瓷/Fe-Ni合金相三维网络跨尺度连续梯度复合结构,使层状复合材料分为陶瓷基体、中间过渡区与合金钢基底3层结构。通过... 采用自蔓延高温合成离心熔铸工艺可以快速制备出TiB_2基陶瓷-42CrMo合金钢层状复合材料,并在层间界面上形成TiB_2基陶瓷/Fe-Ni合金相三维网络跨尺度连续梯度复合结构,使层状复合材料分为陶瓷基体、中间过渡区与合金钢基底3层结构。通过材料力学性能测试并结合FESEM、HRTEM观察,得出正是由于层间界面上原位生成TiB_2基陶瓷/Fe-Ni合金的三维网络跨尺度连续梯度复合结构,使复合材料不仅具有高的弯曲强度与断裂韧性,而且又使之在三点弯曲测试时呈现出明显的"假塑性"力学行为特征。同时,陶瓷基体附近界面上TiB_2基陶瓷/Fe-Ni基合金复合结构裂纹互锁效应与中间过渡区上TiB_2微纳米/纳米晶沉淀强化机制的协同作用又使TiB_2基陶瓷-42CrMo合金钢层状复合材料具有高的层间界面剪切强度。 展开更多

关键词 层状复合材料 自蔓延高温合成离心熔铸 界面结构 跨尺度梯度演化 力学行为

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W含量对自蔓延离心熔铸TiB_2-TiC-(Ti,W)C陶瓷组织和性能的影响 被引量：1

9

作者 陈硕 张龙 +2 位作者 赵忠民 娄光普 张昊 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1931-1935,共5页

通过在(Ti+B_4C)体系中引入(WO_3+Al)燃烧体系,进而调整两体系的比例,采用自蔓延离心熔铸工艺成功制备出W系列含量的TiB_2-TiC-(Ti,W)C复合陶瓷。XRD、FESEM和XRD结果显示:陶瓷基体主要由Ti B2、TiC和(Ti,W)C固溶体组成,且随着W含量的增... 通过在(Ti+B_4C)体系中引入(WO_3+Al)燃烧体系,进而调整两体系的比例,采用自蔓延离心熔铸工艺成功制备出W系列含量的TiB_2-TiC-(Ti,W)C复合陶瓷。XRD、FESEM和XRD结果显示:陶瓷基体主要由Ti B2、TiC和(Ti,W)C固溶体组成,且随着W含量的增加,(Ti,W)C固溶体体积分数增加,而TiB_2和TiC体积分数减少且晶粒逐渐细化,同时,组织分布趋于均匀。力学性能测试表明,随着W含量的增加,TiB_2-TiC-(Ti,W)C复合陶瓷的相对密度和维氏硬度呈上升趋势,而陶瓷的抗弯曲强度和断裂韧性先增大后减小,在W含量为65%时达到最大值,这是TiB_2作为唯一的增强相体积分数逐渐减少的结果。 展开更多

关键词 TiB2-TiC-(Ti W)C 复合陶瓷 自蔓延离心熔铸 力学性能 结构转化

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自蔓延离心熔铸TiB_2-(Ti,W)C-TiC陶瓷研究 被引量：1

10

作者 彭文斌 赵忠民 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第10期3273-3277,3284,共6页

基于离心热爆反应、难熔液相分离与快速凝固原理,选取(WO_3+Al+C)体系辅助(B4C+Ti)反应体系,采用自蔓延离心熔铸工艺可以成功制备出TiB2微纳米晶补强TiC-(Ti,W)C陶瓷基复合材料。将(B4C+Ti)、(WO_3+Al+C)两种反应体系依次装填入坩埚中进... 基于离心热爆反应、难熔液相分离与快速凝固原理,选取(WO_3+Al+C)体系辅助(B4C+Ti)反应体系,采用自蔓延离心熔铸工艺可以成功制备出TiB2微纳米晶补强TiC-(Ti,W)C陶瓷基复合材料。将(B4C+Ti)、(WO_3+Al+C)两种反应体系依次装填入坩埚中进行SHS离心熔铸实验,发现因W-Ti-C液相动力学粘度的降低、Al_2O_3液滴迁移路程减小,极大促进Al2O3液滴的Stokes上浮过程,故而显著减小残存于陶瓷基体上的氧化物夹杂含量与尺寸,进而TiB2微纳米片晶诱发的强烈自增韧机制与Al_2O_3微纳米晶产生的残余应力增韧效应,使得TiB2-(Ti,W)CTiC陶瓷的弯曲强度、断裂韧性与维氏硬度分别达到(952±25)MPa、(12.6±2.5)MPa·m^(1/2)与(28.6±1.2)GPa。 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 SHS离心熔铸法 成分净化 微纳米晶补强增韧

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硼化钛基陶瓷/钛合金梯度纳米结构复合材料组织演化、损伤失效与抗弹性能研究 被引量：4

11

作者 赵忠民 彭文斌 《现代技术陶瓷》 CAS 2016年第6期412-424,共13页

基于陶瓷/钛合金之间的熔化连接和原子互扩散,采用离心反应熔铸工艺成功制备出具有连续梯度特征的TiB_2基陶瓷/Ti-6Al-4V合金层状复合材料。该复合材料分为陶瓷基体、中间过渡区及金属基底三层结构,且陶瓷/钛合金层间原位形成以陶瓷相(T... 基于陶瓷/钛合金之间的熔化连接和原子互扩散,采用离心反应熔铸工艺成功制备出具有连续梯度特征的TiB_2基陶瓷/Ti-6Al-4V合金层状复合材料。该复合材料分为陶瓷基体、中间过渡区及金属基底三层结构,且陶瓷/钛合金层间原位形成以陶瓷相(TiB_2,TiC_(1-x))、Ti基合金相的尺寸和体积分数为特征的梯度纳米结构(微米?微纳米?纳米)复合界面。测试表明该复合材料层间剪切强度、弯曲强度、断裂韧性分别达到335MPa±35MPa、862MPa±45MPa和45MPa×m^(1/2)±15MPa×m^(1/2)。陶瓷/钛合金层间剪切断裂诱发TiB_2、TiB棒晶的自增韧机制及有限的Ti基合金延性相增韧机制,使层间剪切测试与三点弯曲测试得出的载荷/位移曲线均呈现出近乎线性上升趋势。对TiB_2基陶瓷、陶瓷/钛合金层状复合材料进行14.5军用制式穿甲弹DOP靶试,得出两种材料的平均防护系数分别为3.05和7.30。陶瓷/钛合金层间原位生成的梯度纳米结构复合界面不仅改善了陶瓷/钛合金之间声阻抗匹配,而且也使陶瓷/钛合金层间保持高的结合强度。陶瓷/钛合金层状复合材料遭受弹体冲击时,将诱发界面载荷传递与剪切耦合的双重效应,最终在表观上使陶瓷/钛合金层状复合材料的防弹性能得以显著提升。 展开更多

关键词 陶瓷/金属层状复合材料 离心反应熔铸工艺 梯度纳米结构界面 损伤失效 防弹性能

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TiB_2基陶瓷/Ti-6Al-4V合金梯度纳米复合材料组织演化与力学性能 被引量：3

12

作者 路晓波 刘宏波 +1 位作者 刘锋 赵忠民 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S1期118-122,共5页

基于陶瓷/钛合金之间的液态熔合扩散,采用离心反应熔铸工艺制备出Ti B_2基陶瓷/Ti-6Al-4V合金层状复合材料,并在层间出现Ti B_2、Ti C_(1-x)呈空间尺度连续梯度演化的梯度纳米复合结构。经层间剪切强度、三点弯曲强度与单边切口梁(SENB... 基于陶瓷/钛合金之间的液态熔合扩散,采用离心反应熔铸工艺制备出Ti B_2基陶瓷/Ti-6Al-4V合金层状复合材料,并在层间出现Ti B_2、Ti C_(1-x)呈空间尺度连续梯度演化的梯度纳米复合结构。经层间剪切强度、三点弯曲强度与单边切口梁(SENB)断裂韧性测试,该复合材料层间剪切强度、弯曲强度与断裂韧性分别达到335±35 MPa、862±45 MPa与45±15 MPa·m^(0.5)。 展开更多

关键词 陶瓷/金属层状复合材料 离心反应熔铸法 梯度纳米结构界面 损伤失效

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TiB_2基陶瓷/42CrMo合金层状复合材料梯度纳米结构组织演化 被引量：2

13

作者 赵忠民 彭文斌 +1 位作者 吴宝军 张龙 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S1期113-117,共5页

选用42Cr Mo合金钢板为金属基底,以Ti-B_4C为反应体系,采用离心反应熔铸工艺成功制备出Ti B_2基陶瓷/42Cr Mo合金钢梯度纳米结构复合材料。结合XRD、FESEM与HRTEM分析,可以认为由于离心反应熔铸工艺诱发热爆反应,促使液态陶瓷与合金钢... 选用42Cr Mo合金钢板为金属基底,以Ti-B_4C为反应体系,采用离心反应熔铸工艺成功制备出Ti B_2基陶瓷/42Cr Mo合金钢梯度纳米结构复合材料。结合XRD、FESEM与HRTEM分析,可以认为由于离心反应熔铸工艺诱发热爆反应,促使液态陶瓷与合金钢发生熔合扩散,在两者之间生成成分浓度梯度的中间液相,并在陶瓷凝固与离心力的双重作用下发生陶瓷晶核Stokes迁移粗化与合金液相流动汇集,最终在复合材料层间生成相界尺度呈空间连续梯度演化的梯度纳米复合结构。 展开更多

关键词 层状复合材料 离心反应熔铸工艺 熔合扩散 组织演化 梯度纳米结构层间界面

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TiB_2基陶瓷/Ti-6Al-4V合金梯度纳米复合材料组织演化与防弹性能 被引量：1

14

作者 韩保红 程兆刚 +2 位作者 韩思辰 赵忠民 王民全 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S1期123-126,共4页

基于陶瓷/钛合金液态熔合与扩散原理,采用离心反应熔铸工艺制备出Ti B_2基陶瓷/Ti-6Al-4V梯度纳米结构复合材料。经14.5 mm军用制式穿甲弹DOP靶试,Ti B_2基陶瓷与Ti B_2基陶瓷/Ti-6Al-4V梯度纳米结构复合材料的平均质量效益分别为3.05和... 基于陶瓷/钛合金液态熔合与扩散原理,采用离心反应熔铸工艺制备出Ti B_2基陶瓷/Ti-6Al-4V梯度纳米结构复合材料。经14.5 mm军用制式穿甲弹DOP靶试,Ti B_2基陶瓷与Ti B_2基陶瓷/Ti-6Al-4V梯度纳米结构复合材料的平均质量效益分别为3.05和7.30。因此可认为,由于陶瓷/钛合金层间生成Ti B_2、Ti B呈空间尺度连续梯度演化的复合结构,该复合材料不仅具有高的层间解离抗力与优异的整体力学性能,而且通过层间载荷传递与多尺度(微米/微纳米/纳米)界面剪切耦合的双重效应,又在靶试中表现出高的抗弹性能。 展开更多

关键词 层状复合材料 离心反应熔铸工艺 梯度纳米结构界面 组织演化 抗弹性能

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离心反应熔铸TiB2基/42CrMo合金钢梯度复合陶瓷材料层间缺陷研究

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作者 李维锴 韩保红 赵忠民 《热加工工艺》 北大核心 2020年第24期75-79,共5页

在(Ti+B4C)燃烧体系中引入Ni添加剂,采用超重力场自蔓延离心反应熔铸技术制备出TiB2基/42CrMo合金钢梯度复合材料。观察材料中存在的裂纹和孔洞两种微观层间缺陷并探讨其形成机理。结果表明,在凝固过程中,液态陶瓷遵循表面自下而上与底... 在(Ti+B4C)燃烧体系中引入Ni添加剂,采用超重力场自蔓延离心反应熔铸技术制备出TiB2基/42CrMo合金钢梯度复合材料。观察材料中存在的裂纹和孔洞两种微观层间缺陷并探讨其形成机理。结果表明,在凝固过程中,液态陶瓷遵循表面自下而上与底部自上而下的双向凝固顺序,使得在其心部偏下位置形成金属液膜,液膜受力断裂即产生热裂纹。为消除热裂倾向,可减少金属添加剂的含量、加快凝固速率。由于受强风激冷作用,陶瓷表面率先形成凝固壳层;后续凝固过程中,陶瓷液相无法得到补充,以致在陶瓷内部形成缩松、缩孔。通过改善压坯质量、改变物料成分、改善保温环境都可以有效减少材料内部孔洞。 展开更多

关键词 离心反应熔铸 陶瓷/金属连续梯度复合材料 热裂纹 孔洞

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