东北大学学报（自然科学版）

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1. 单颗CBN磨粒超声振动辅助磨削AISI 304材料去除机理

杨震宇, 邹平, 周亮, 王安琪

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (7): 1011-1019. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.07.013

摘要（1336）

HTML （6）

PDF（pc）（5703KB）（418）

为了解释超声作用下磨粒切削材料的去除机理，对单粒磨削过程进行了分析，建立了未变形切削厚度和磨粒与试件的固定速度比（v_s/v_w）的数学模型.在AISI 304 试件上进行了固定速度比的普通磨削（conventional grinding，CG）、切向超声振动辅助磨削（tangential ultrasonic vibration assisted grinding，TUVAG）以及径向超声振动辅助磨削（radial ultrasonic vibration assisted grinding，RUVAG）的单颗粒试验.结果表明，在固定速度比条件下，试件在CG与TUVAG作用下都是以塑性变形的形式去除，但超声辅助显著提高了材料去除率.试件在RUVAG作用下材料的去除方式与未变形切削最大厚度a_gmax的值息息相关. a_gmax小于0.8 μm时，试件表现为脆性断裂的形式去除；之后随着a_gmax逐渐增大，试件转变为塑性变形的形式去除.

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2. 基于Stacking集成的RF-ET-KDE烧结过程物理指标区间预测模型

康增鑫, 陈进朝, 王金杨, 吴朝霞

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (10): 1369-1378. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.10.001

摘要（728）

HTML （59）

PDF（pc）（2555KB）（781）

由于烧结过程中存在众多不确定性因素，使得机理分析和点预测结果的可靠性不足.基于此提出随机森林-极限树-核密度估计（random forest-extreme tree-kernel density estimation，RF-ET-KDE）算法对物理指标（粒度、水分）进行区间预测.首先，采用数据预处理和特征选择操作筛选出最适合建模的特征变量.其次，使用基于Stacking的RF-ET算法对指标进行点预测，该算法使得模型有较高的准确性和泛化性.然后，采用KDE算法计算指标的预测误差，得到了一定置信水平下的分布区间和区间预测结果.最后，用所建模型与其余组合模型进行对比.结果表明，RF-ET算法有较高的点预测效果，KDE算法可以很好地量化指标的误差，可以得到较高可靠度的区间预测结果.

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3. 基于跨模态融合的玻璃类似物分割方法

万应才, 房立金, 赵乾坤

东北大学学报（自然科学版） 2025, 46 (1): 1-8. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230204

摘要（722）

HTML （82）

PDF（pc）（2021KB）（345）

玻璃和镜子等物体因缺乏明显纹理和形状，使得传统语义分割方法难以有效识别，影响视觉任务准确性.为了解决这个问题提出了一种基于Transformer的RGBD跨模态融合方法，用于玻璃类似物的分割.该方法采用Transformer网络，通过跨模态融合模块提取RGB和深度特征的自注意力，并利用多层注意力机制（MLP）整合RGBD特征，实现3种注意力特征的融合.RGB和深度特征被反馈到各自分支，以增强网络的特征提取能力.最终，语义分割解码器结合4个阶段的融合特征输出玻璃类似物的分割结果.结果表明，本文方法与EBLNet方法相比在GDD，Trans10k和MSD数据集上的交并比分别提高1.64%，2.26%，7.38%，与PDNet方法比较在RGBD-Mirror数据集上交并比提高了9.49%，验证了其有效性.

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4. 基于双电场叠加效应的诱导电荷电渗调控方法

陈晓明, 沈默, 刘顺, 赵勇

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (8): 1065-1072. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.001

摘要（655）

HTML （42）

PDF（pc）（5787KB）（581）

为了从多种细胞群体中提取纯净细胞群或者从复杂的样本中提取所需成分，提出了一种基于双电场叠加效应的诱导电荷电渗调控新方法，研究诱导电荷电渗漩涡的重塑机理及其颗粒操控性能.首先，建立多物理场耦合仿真模型并研究双电场叠加作用下诱导电荷电渗漩涡的非对称演变机理.其次，设计并加工颗粒操控器件，搭建颗粒操控实验系统.然后，研究不同电压下非对称诱导电荷电渗漩涡对单种颗粒的聚集和纵向偏移特性.最后，研究非对称诱导电荷电渗漩涡对不同颗粒的聚集和分离特性.结果表明：此方法能够以简单的控制方式实现微尺度颗粒的聚集、偏移和分离，其在环境检测、疾病诊断领域方面具有巨大的应用潜力.

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5. 基于固定时间扰动观测器的智能网联车辆协同队列控制

李想, 孙振超, 高振宇

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (11): 1521-1528. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.11.001

摘要（650）

HTML （26）

PDF（pc）（2041KB）（179）

针对含有模型不确定及外部扰动的智能网联自主车辆快速协同队列控制问题，提出了一种基于扰动观测器的固定时间队列控制方案.首先，构建了固定时间扰动观测器，在设定时间内精确估计由模型不确定及外部扰动构成的复合扰动.其次，基于扰动观测器、反步法及固定时间理论，设计了一种固定时间协同队列控制器，使得车辆队列控制系统是固定时间收敛的，保证了车辆间跟踪误差在给定时间内收敛到零，且收敛时间只与控制器参数有关.通过Lyapunov理论，分别证明了单车稳定性及队列稳定性.最后通过5辆车辆组成的队列控制仿真验证了给定方案的有效性.

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6. 基于变参数模型的智能车辆转向执行器故障诊断

王宏伟, 李磊, 刘晨宇, 汪洵

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (7): 913-920. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.07.001

摘要（622）

HTML （21）

PDF（pc）（1273KB）（282）

为解决传统车辆研究将纵向车速设为定值的问题，设计一种基于观测器的鲁棒增益调度故障诊断算法.首先，以纵向车速为调度变量，同时考虑执行器故障、模型不确定性以及外部干扰，在传统车辆模型基础上建立四轮转向线性变参数（linear parameter varying，LPV）数学模型.然后，对执行器故障进行状态重构，设计具有可变权重因子的鲁棒增益调度观测器，实现对车辆状态信息及执行器故障信号的双重估计.最后，选取双移线和蛇形工况，通过MATLAB/Simulink和Carsim联合仿真，结果表明，所设计的执行器故障诊断算法能有效处理车辆纵向车速的时变特性，在复杂工况下能及时快速地跟踪车辆的状态及故障信息，突破了原有传统车辆故障诊断算法的局限性.

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7. 柔性空间机械臂RBF神经网络补偿滑模控制策略

李小彭, 付嘉兴, 刘海龙, 尹猛

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (9): 1258-1267. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.09.006

摘要（586）

HTML （8）

PDF（pc）（3206KB）（647）

柔性结构导致柔性空间机械臂的动态参数随着时间产生变化，从而降低了跟踪控制的准确性.质量轻和长径比大导致柔性空间机械臂在运动过程中出现振动现象.为了解决上述问题，本文建立了考虑二维变形和扰动转矩的柔性空间机械臂的动力学模型，推导出简化的非线性动力学方程.在此基础上，设计了控制律，利用RBF（radial basis function）神经网络对柔性空间机械臂中的时变项和扰动转矩进行识别和补偿.然后以双曲正切函数作为逼近率，提出了滑模控制策略.最后，通过仿真和地面物理样机控制实验可以得到，在柔性空间机械臂控制律的设计中，神经网络补偿的控制策略有效地减少了扰动转矩对柔性空间机械臂的影响.并且通过使用tanh函数来代替sgn函数，能够减少输入转矩的波动，更加验证了RBF神经网络补偿滑模控制策略的有效性.

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8. 基于去噪扩散概率模型的人脸图像修复模型

刘纪红, 黄熙雄

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (9): 1227-1234. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.09.002

摘要（580）

HTML （36）

PDF（pc）（4524KB）（390）

针对使用主流人脸图像修复模型在修复图像后，出现图像质量欠佳、修复边缘模糊，且模型复杂、训练困难的问题，提出了一种基于去噪扩散概率模型的人脸图像修复模型.通过使用Guided?diffusion中的U-Net网络结构，并在网络中引入快速傅里叶卷积来改进去噪扩散概率模型，最后在CelebA-HQ高清人脸图像数据集上进行模型的训练与结果评估.实验结果表明，改进后的去噪扩散概率模型在修复随机掩码的人脸图像时，修复结果与原图的PSNR（峰值信噪比）可以达到25.01，SSIM（结构相似性）可以达到0.886，优于改进前的去噪扩散概率模型与现有的基于生成对抗网络的人脸图像修复模型.

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9. 数字经济背景下科技金融对科技创新的影响

李静, 韩颖, 曹艺馨, 姚欣雨

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (8): 1209-1216. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.018

摘要（572）

HTML （6）

PDF（pc）（683KB）（126）

通过建立静态和动态面板模型，实证研究我国科技金融发展对区域科技创新的作用效果，并进一步研究了数字经济对其作用效果的调节效应.研究结果表明：科技金融对科技创新具有明显的支持作用，但主要体现在短期，长期作用效果降低.不同科技金融方式在创新不同阶段作用效果存在差异，在新技术研发和成果转化的过程中，起支持作用的主要是财政科技支出和金融机构科技贷款；进入技术推广及产业化阶段，金融机构科技贷款仍具有支持效果，风险投资的作用逐渐显现；在科技金融支持科技创新的过程中，数字经济具有正向调节效应.

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10. 基于TST-LSTM模型的烧结料层透气性预测

刘梦园, 吴朝霞, 王金杨, 閤光磊

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (10): 1379-1385. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.10.002

摘要（560）

HTML （22）

PDF（pc）（1484KB）（208）

烧结过程中烧结料层透气性对烧结矿的质量影响较大，因此需建立模型准确预测烧结料层透气性.由于传统编码-译码模型不能够满足时间序列的依赖关系，提出一种模型时序转换与长短期记忆网络（time?series transformer-long short?term memory，TST-LSTM）模型.此模型对变换神经网络模型的译码器部分进行处理，结合LSTM模型的优势，对烧结料层透气性进行了实时预测.最终用预测模型与传统的反向传播神经网络（back propagation neural network，BPNN）模型、支持向量回归（support vector regression，SVR）模型和长短期记忆（long short?term memory，LSTM）模型的仿真结果进行比较.结果表明，TST-LSTM模型预测性能较好且稳定.根据实际烧结过程进行仿真预测，验证了所提方法的有效性.

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11. 基于非交互零知识证明的可验证全同态加密算法

孙劲桐, 周福才, 王强, 边澈

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (11): 1537-1546. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.11.003

摘要（554）

HTML （11）

PDF（pc）（1136KB）（405）

同态加密（homomorphic encryption，HE）由于低执行效率和无法保护数据完整性的问题严重限制了其在实际应用中的部署，尤其是在对延迟有严格要求的场景中，为此，提出了一种新的HE来解决这些问题并增强通用性.为了解决执行效率低的问题，设计了多线程矩阵乘法（multithreaded matrix multiplication，MMM）算法.利用MMM算法，可以将加密任务拆解分配给多个线程并行执行，达到加速的目的.针对恶意服务器场景下的数据篡改问题，设计了一个可验证加密机制，利用非交互零知识证明（zk-SNARK）技术保护外包计算中密文的完整性.结合MMM算法，设计了一种高效的基于零知识证明的可验证全同态加密算法（verifiable fully homomorphic encryption based on zk-SNARKs，zk-VFHE）.理论分析和实验结果表明，zk-VFHE比同类协议具有更快的执行速度和更高的安全性.

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12. 供应商关系与企业数字化转型

刘涛, 庄新田, 张伟平

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (8): 1193-1200. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.016

摘要（551）

HTML （5）

PDF（pc）（709KB）（238）

基于中国上市企业普遍存在供应商依赖的现实情境和当前“数字中国”建设的重要时代背景，利用文本分析技术，以2007—2021年A股全部上市公司为样本，考察供应商关系对企业数字化转型影响的内在机理及后果.研究结果表明，供应商集中度与企业数字化转型之间存在显著的“U”型关系，且这种“U”型关系在行业竞争度低、非国有企业和专精特新企业中表现得更为明显，供应商集中度能够通过动态影响商业信用融资而对企业数字化转型产生影响.

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13. 基于图卷积和卷积的行人轨迹预测算法

冯昂, 宫俊, 王念, 王景龙

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (11): 1529-1536. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.11.002

摘要（548）

HTML （15）

PDF（pc）（1902KB）（115）

行人轨迹预测取得了重要的进展，但现有的方法大多会受限于有限的车载计算资源，如何在自动驾驶车辆上实现高效的行人轨迹预测仍然存在着不足.针对该问题，提出了一种轻量化的行人轨迹预测算法，使用卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）和图卷积神经网络（graph convolutional neural network，GCN）来处理和融合多模态信息.首先基于CNN设计了多尺度特征处理模块，使用多个卷积模块捕获行人轨迹和场景信息在不同时间和空间尺度上的特征；然后基于GCN构造特征融合模块，用于高效地建立轨迹和场景特征之间的时空关系并获得多个预测表示，最后融合多个预测表示以获得行人轨迹预测结果.在PIE和JAAD数据集上的实验表明，所提方法在仅用最少网络参数的情况下取得了最佳的预测性能，验证了所提方法的有效性；对比先前最轻量化的方法，参数优化了73%.

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14. 支护力作用下双向不等压采场围岩应力和位移解析解

熊志朋, 李元辉, 李坤蒙, 肖贵轩

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (12): 1759-1768. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.12.011

摘要（543）

HTML （5）

PDF（pc）（1644KB）（157）

地下倾斜矩形采场的稳定性与顶板应力及位移的分布密切相关，而目前关于矩形开挖围岩应力及位移的解析方法应用于大宽高比倾斜矩形采场时误差较大，且并未考虑采场倾角和支护力的影响.本文基于复变函数理论，提出了大宽高比倾斜矩形采场的映射函数表达式，推导了采场在双向不等压应力和支护力作用下围岩应力和位移解析解，分析了采场倾角、宽高比和支护力对顶板应力和位移分布的影响.结果表明：解析解与FLAC模拟解的偏差小于5%；随着采场倾角的增大，顶板的应力和位移非对称分布趋势加剧，卸压程度和位移量逐渐降低；随着采场宽高比的增大，顶板卸压程度和位移量逐渐增大；采场支护体施加的支护力能够改善采场围岩的应力环境，降低顶板的下沉量.

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15. 融合多尺度注意力机制的冠状病毒肺炎CT诊断方法

单鹏, 张林, 肖洪明, 赵玉良

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (12): 1673-1679. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.12.001

摘要（539）

HTML （21）

PDF（pc）（2222KB）（163）

人工智能诊断是肺部感染的重要辅助诊断方法之一.然而，现有的方法大多基于深度学习，具有模型稳定性不足、复杂度高、准确率低的问题.提出融合多尺度注意力机制的浅层模型，实现了准确率高并且结构简单的新型冠状病毒肺炎CT诊断.首先，将收集到的两个新型冠状病毒肺炎数据集融合成一个数据集，解决了因数据集不足导致训练的模型不稳定.其次，通过在浅层网络ResNet18后3层中引入多尺度注意力，弥补了模型特征提取能力的不足.最后，搭建了一个具有3层全连接层的分类器，改进模型的分类能力，进而提高了肺部CT的分类准确率.结果表明，所提模型准确率达到95.41%，性能超过ResNet50，ResNet101，VGG16，DenseNet169等网络，并且模型参数数量仅有12.24×10⁶，比ResNet50和VGG16等网络低50%左右.

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16. 基于多源异构信息的浮选过程运行状态评价

刘炎, 卜齐杰, 赵红晨, 郭鑫

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (9): 1217-1226. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.09.001

摘要（538）

HTML （29）

PDF（pc）（1823KB）（255）

针对浮选过程中图像信息和过程数据信息共存且不同运行状态特征差异度小的问题，以深度学习技术为基础，提出了一种新的基于多源异构信息的浮选过程运行状态评价方法.首先，建立一种残差网络（residual network，ResNet），旨在从不同等级的原始图像中提取更具区分度的深层特征.其次，提出一种堆叠稀疏状态相关自编码器（stacked sparse performance?relevant autoencoders，SSPAE）模型，将状态等级标签引入到模型训练中,克服传统自编码器忽视状态相关特性的问题.再次，建立基于注意力机制（attention mechanism，AM）的图像和数据特征融合模型，实现对多源异构信息的合理有效利用，并将融合后的特征输入SoftMax分类器建立运行状态评价模型.最后，利用浮选过程数据进行仿真验证.结果表明，基于本文提出的ResNet-SSPAE-AM模型的评价结果优于其他几种比较方法，说明所提方法在浮选过程运行状态评价中的优越性.

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17. 基于多模态特征工程和TSNet的心脏异常检测算法

刘纪红, 薛维, 徐超

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (10): 1394-1400. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.10.004

摘要（532）

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PDF（pc）（4015KB）（249）

心电图（electrocardiogram，ECG）和心音图（phonocardiogram，PCG）是心脏疾病诊断中常用的图像，单一的方法进行心脏疾病诊断效果不佳.基于多模态特征工程，数据集经过切分和归一化预处理后，使用格拉姆角场（Gramian angle fields，GAF）进行时间序列数据重建，形成图像模型.提出一种适用于该图像模型的双流自融合网络（two?stream self?fusion network，TSNet），使用双流自融合（two?stream self?fusion，TS）模块替代底层卷积操作，更好地融合ECG和PCG的异构信息.经Physio Net Challenge 2016 a数据集测试，该算法的准确率、F1值、精确率和召回率最佳值分别达到95.3%，95.4%，96.2%，99.4%，相较其他心电和心音多模态卷积神经网络算法，精度更高.

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18. 多尺度特征融合的Transformer遥感影像超分辨率重建

王植, 王坤, 王梦晴

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (8): 1178-1184. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.014

摘要（521）

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PDF（pc）（1851KB）（1342）

针对现有遥感影像超分辨率重建算法，在处理复杂场景时，存在无法充分提取和利用特征，且计算复杂度高的问题，提出一种多尺度特征融合的Transformer遥感影像超分辨率重建网络模型.该模型引入了多尺度残差Swin Transformer模块，在充分提取特征的同时，减少用于提取浅层特征的模块冗余；建立了一个特征细化融合模块，可以充分提取图像特征来提高网络性能.基于UC Merced Land Use公开数据集进行实验，结果表明：提出的模型所需参数数量仅为目前主流超分辨率重建方法EDSR模型的61.6%，重建结果在不同尺度下的峰值信噪比和结构相似度相对EDSR分别平均提高了0.82 dB和0.024.通过对比分析，证明本文提出的模型在提高图像质量的同时，有效地减少了网络参数冗余，可明显提高重建图像质量，满足高分辨率遥感影像处理需要.

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19. 含有不同裂纹类型的弧齿锥齿轮副啮合特性分析

宋翰生, 马辉, 刘子濛, 黄文康

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (8): 1096-1106. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.005

摘要（512）

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在重载和交变载荷工况下，弧齿锥齿轮易产生齿根裂纹导致轮齿断裂，需明晰裂纹对啮合特性的影响机理，为故障诊断提供理论基础.利用ANSYS软件对弧齿锥齿轮齿副进行静态接触仿真分析.通过单元节点替换的方法设置了多种裂纹类型的故障模型，探讨了裂纹对弧齿锥齿轮副啮合特性的影响.研究结果表明：当轮齿接触椭圆移动到轮齿裂纹区域，啮合刚度随着裂纹的严重程度增加而逐渐下降，平面裂纹工况、空间裂纹工况和断齿工况的刚度最大下降量分别为27.58%，14.12%，32.82%.轮齿啮合的接触椭圆位置、裂纹位置以及深度会使齿面接触应力以及齿根弯曲应力产生不同的增减趋势.

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20. 激光熔覆(Ti,W)C增强镍基涂层的性能

杨尚武, 瞿海霞, 黎恒君, 刘常升

东北大学学报（自然科学版） 2024, 45 (7): 953-959. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.07.006

摘要（512）

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PDF（pc）（5654KB）（476）

为了提高热轧高速钢工作辊的耐磨性，通过激光熔覆技术，在球墨铸铁基体上制备了（Ti，W）C质量分数分别为0%，10%，20%，30%的Inconel 625合金涂层.研究了（Ti，W）C颗粒对涂层微观结构、硬度和耐磨性的影响.（Ti，W）C颗粒均匀分布在涂层中，并与Inconel 625有良好的结合；涂层的硬度随着（Ti，W）C颗粒含量增加从HV_0.2280提高到HV_0.2424；在摩擦磨损过程中，（Ti，W）C颗粒作为硬质相抑制了磨损中基体材料的局部塑性变形，质量分数30%（Ti，W）C颗粒的Inconel 625合金涂层磨损量仅为0.015 mm³，平均摩擦系数为0.061 6.证明添加适量的（Ti，W）C颗粒会显著提高Inconel 625合金涂层的硬度及耐磨性，并降低了摩擦系数.

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