Abstract To eliminate the negative effect of traditional metal-working fluids and achieve sustainable manufacturing, the usage of nano-enhanced biolubricant (NEBL) is widely researched in minimum quantify lubrication (MQL) machining. It’s improved tool wear and surface integrity have been preliminarily verified by experimental studies. The previous review papers also concluded the major influencing factors of processability including nano-enhancer and lubricant types, NEBL concentration, micro droplet size, and so on. Nevertheless, the complex action of NEBL, from preparation, atomization, infiltration to heat transfer and anti-friction, is indistinct which limits preparation of process specifications and popularity in factories. Especially in the complex machining process, in-depth understanding is difficult and meaningful. To fill this gap, this paper concentrates on the comprehensive quantitative assessment of processability based on tribological, thermal, and machined surface quality aspects for NEBL application in turning, milling, and grinding. Then it attempts to answer mechanisms systematically considering multi-factor influence of molecular structure, physicochemical properties, concentration, and dispersion. Firstly, this paper reveals advanced lubrication and heat transfer mechanisms of NEBL by quantitative comparison with biolubricant-based MQL machining. Secondly, the distinctive filmformation, atomization, and infiltration mechanisms of NEBL, as distinguished from metal-working fluid, are clarified combining with its unique molecular structure and physical properties. Furtherly, the process optimization strategy is concluded based on the synergistic relationship analysis among process variables, physicochemical properties, machining mechanisms, and performance of NEBL. Finally, the future development directions are put forward aiming at current performance limitations of NEBL, which requires improvement on preparation and jet methods respects. This paper will help scientists deeply understand effective mechanism, formulate process specifications, and find future development trend of this technology.

The abrasives of traditional grinding wheels are usually randomly arranged on the substrate, reducing the number of effective abrasive grains involved in the machining during the grinding process. However, there are some problems such as uneven distribution of chip storage space, high grinding temperature, and easy surface burn. In trying to address this issue, an ultrasonic vibration 3D printing method is introduced to fabricate the structured CBN (Cubic Boron Nitride) grinding wheel. The effects of the fabricated process parameters, overlap rate, scanning path, and ultrasonic amplitude were analyzed. The effects of laser power, scanning speed, and powder disk rotation speed on the topography of the printing layer were analyzed by orthogonal tests. The obtained data were input into the GA-BP (Genetic Algorithm-Back Propagation) neural network for training, and the trained model was utilized to derive the optimal process parameters. Then, the experiments were carried out to optimize the overlap rate and the scanning path. The effect of ultrasonic vibration amplitude on the surface topography and the microhardness of the printing layer was observed and investigated. The structured CBN grinding wheels were fabricated using the optimal parameters, and the performance of the grinding wheels was evaluated. The workpiece surface roughness ground by the grinding wheel fabricated with ultrasonic vibration was smaller than that without ultrasonic vibration, and a better workpiece surface quality was obtained.

In recent years, laser cladding technology has been widely used in surface modification of titanium alloys. To improve the wear resistance of titanium alloys, ceramic-reinforced nickel-based composite coatings were prepared on a TC4 alloy substrateusing coaxial powder feeding laser cladding technology. Ti (C, N) ceramic was synthesized in situ by laser cladding by adding different contents (10%, 20%, 30%, and 40%) of TiN, pure Ti powder, graphite, and In625 powder. Thisestudy showed that small TiN particles were decomposed and directly formed the Ti (C, N) phase, while large TiN particles were not completely decomposed. The in situ synthetic TiC

We demonstrate that nonlocal geometric phase gradient metasurfaces can function as a series of multiport beam splitters with spectral-polarization-dependence, through which high-NOON states with four spatial modes can be prepared.

Aiming at the problems such as low structural bearing efficiency, structural weight gain, heavy load and cabin noise caused by high rear backbraced engine in BWB layout, based on novel materials and pultruded rod stitched efficient unitized structure(PRSEUS), a multi-disciplinary optimization design method for unconventional circular body structures with aerodynamic, noise, vibration and technological constraints was studied to improve the bearing efficiency and lightweight of structures. Based on the adaptive agent model construction technology, an agent model for the performance analysis of the aerodynamic and noise subsystem of the airframe structure is established to predict the aerodynamic load and noise performance of the airframe structure, and the basic requirements of the aerodynamic and noise performance are transformed into constraints such as geometric size and mechanical response, so that the multi-disciplinary problems are concentrated in a set of finite element analysis model with efficient mathematical programming method. The time-consuming problem of multi-disciplinary high-precision model analysis is solved, and the multi-disciplinary optimization design of the wing-body integrated body structure is realized. Through the finite element analysis of the body structure, the bearing efficiency of the structure has been greatly improved, and the weight loss rate of the central body structure has reached 8.7% under the premise of meeting the constraints of various disciplines.