1 内蒙古科技大学 信息工程学院，内蒙古包头市0400
2 内蒙古工业大学 信息工程学院，内蒙古呼和浩特010051
U型网络结构的脑肿瘤自动分割方法由于多次卷积和采样操作会造成信息损失，导致分割效果不佳。为解决这一问题，提出了能够利用语义信息流引导上采样特征恢复的特征对齐单元，并在此基础上设计轻量级的双重注意力特征对齐网络（DAFANet）。首先，将特征对齐单元分别引入3D UNet、DMFNet和HDCNet三个经典网络，以验证其有效性和泛化性。其次，在DMFNet基础上构造轻量级的双重注意力特征对齐网络DAFANet，利用特征对齐单元强化上采样过程中的特征恢复，3D期望最大化注意力机制同时作用于特征对齐路径和级联路径，用于重点获取上下文的全程依赖关系。同时使用广义Dice损失函数提升数据不平衡时的分割精度并加快模型收敛。最后，在BraTS2018和BraTS2019公开数据集进行验证，文中所提算法在ET，WT和TC区域的分割精度分别达到80.44%，90.07%，84.57%和78.11%，90.10%，82.21%。相较于当前流行的分割网络，具有对增强肿瘤区域更好的分割效果，更擅长处理细节和边缘信息。
脑肿瘤 图像分割 特征对齐 注意力机制 轻量化 brain tumors image segmentation feature alignment attention mechanism lightweight
1 北京信息科技大学光电测试技术北京市重点实验室，北京 100192
2 中车永济电机有限公司西安分公司，陕西 西安 710016
3 上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240
H13钢常充作热作模具材料，在高温高压等工作环境中极易产生磨损、开裂等失效的问题，激光熔覆是一种有效的再制造方法。然而，由于激光熔覆骤冷骤热的特点，使得成形过程温度梯度及冷却速率过大，常导致热应力过大而引起涂层开裂。对H13钢表面激光熔覆316L/H13+20%WC复合涂层温度场进行数值模拟，研究成形过程温度梯度、冷却速率随时间的变化规律，以及基体预热对温度梯度和冷却速度的影响。同时，在H13钢基体上进行了复合涂层激光熔覆成形试验，以便对数值模拟结果进行验证。试验结果表明，预热可明显降低温度梯度和顶层冷却速率，对于试样表面裂纹产生具有一定的抑制作用。研究结果为H13钢表面激光熔覆改性及模具修复提供了参考依据。
激光技术 H13钢 激光熔覆 复合涂层 温度场 数值模拟 激光与光电子学进展
2022, 59(3): 0314002
1 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
2 山东省特种焊接技术重点实验室, 山东 威海 264209
3 上海电力股份有限公司吴泾热电厂, 上海 200241
4 上海交通大学机械与动力工程学院, 上海 200240
采用有限元法对H13钢基体表面激光熔覆Stellite6钴基粉末的温度场进行了数值模拟。分析了不同功率、扫描速率和光斑半径对单道激光熔覆温度场分布的影响, 得出了最佳工艺参数为: 激光功率1 200 W, 扫描速率200 mm/min, 光斑半径2 mm。模拟了多道搭接温度场分布, 获得了温度梯度以及熔池边缘的冷却速率。结果表明: 多道搭接时, 前一道对后一道有着明显的预热作用; 垂直于扫描方向的温度梯度最大。采用优化的工艺参数进行了激光熔覆钴基合金实验研究, 获得了组织细小、致密且无缺陷的熔覆层。数值模拟结果与实验结果吻合较好。
激光熔覆 数值模拟 温度场 温度梯度 冷却速率 laser cladding numerical simulation temperature field temperature gradient cooling rate
1 上海交通大学机械与动力工程学院,上海 200030
2 太原科技大学材料分院,山西 太原 030024
对316L不锈钢进行了多层激光熔覆成形试验,采用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)和电子探针显微分析(EPMA)等手段对其微观组织特征和性能进行了分析测试,揭示了激光熔覆成形316L不锈钢组织形成的规律和机理,获得了无裂纹、无气孔等缺陷的致密熔覆成形组织。熔覆层内部主要由垂直于界面外延生长的柱状树枝晶和平行于扫描方向的转向枝晶组成,枝晶沿着与最大温度梯度最接近的〈100〉方向择优生长。结果表明,熔覆层成分均匀,稀释率小,与基体呈冶金结合,抗拉强度大大超过传统成形方法加工的材料,且具有较好的塑性。
激光技术 激光熔覆成形 组织特征 性能 择优取向
