磁流变流体--新型智能流体材料

本文针对磁流变流体的发展概况、工作机理、流变特性及应用前景进行介绍，尤其在流变特性上同电流变流体和铁磁流体进行了比较，为人们了解和研究这种新型的智能流体材料提供了参考。     

电流变流体的工程应用

本文在简单介绍电流变效应的基础上，分析总结了电流变流体工程应用的性能特性和设计原则，归纳并展望了电流变流体在机械工程上应用。     

金属核心--高聚物膜复合悬浮相电流流变体材料的研究

电流变流体(简称ERF)是一种具有广泛应用前景的功能材料.一般认为电流变流体中的悬浮相对电流变效应起着决定作用,因此悬浮相材料的研究与开发有着重大的理论意义和工程应用价值.本文针对电流变流体悬浮相材料的开发与研究,应用乳液聚合一相分离法制备了金属核心一高聚物膜电流变流体复合悬浮相材料,并对其电流变流体性能进行测定,结果表明乳液聚合一相分离法是实验室条件下制备金属核心一高聚物膜电流变流体复合悬浮相的有效方法,乳液聚合可以有效地控制高聚物的结构,高整其粘度,获得合适的复合悬浮相的颗粒粒径.包覆的效果主要由高聚物膜与金属核心的酸碱性决定,因此"酸碱匹配”是选择包覆材料的的重要依据.如Lewis酸选择金属.Al、Zn、Ni或其氧化物,则Lewis碱应选择高聚物;乳液聚合一相分离法中凝聚剂也影响着包覆效果,强亲水性强电解质NaCl作为乳液聚合一相分离法中凝聚剂能实现最佳包覆.金属核心一高聚物膜复合悬浮相电流变流体的电流变效应的强弱,取决于金属核心和包覆膜的共同作用.金属核心激发产生空间电荷极化,增强电流变效应,金属越活泼,金属核心在复合悬浮相中所占比例越高,电流变效应越强;包覆膜则主要防止漏电,保证极化效果的实现与发挥.聚苯乙烯一丙烯酸丁酯(比例101)与Zn形成的复合悬浮相其电流变流体的电流变效应较强,又无漏电电流,是综合性能较好的悬浮相材料,是今后可以进一步改进与提高的悬浮相材料.     

自适应电流变减振器系统的研究

针对电流变流体性能的研究,提出了一种自适应减振器系统,通过电流变流体在缝隙中流动产生阻尼力,将振动能量转化为电流变效应所需的电能,从而减小（或遏止）振动。理论分析和实验仿真结果证明了该系统的有效性。     

基于控制理论的电流变流体动力元件的特性分析

介绍了含ER技术的机械系统控制方程的建立方法。应用控制理论建立了电流变流体动力元件的控制方程，并对其进行了一般性分析及参数优化设计。     

电流变流体控制元件的动态仿真

介绍了一种电流变流体控制元件的组成和工作原理，应用仿真技术对其特性进行了动态分析。由分析结果可知该流体控制元件具有较高的响应速度和系统稳定性，其性能优于传统流体控制元件。     

电流变流体配方的正交试验

本文利用电粘度计，进行电流变流体成分的正交试验，寻求合理的配方，并研究了ＥＲ的成分（粒子、分散剂、添加剂以及它的含量）对其电流变特性的影响。     

高冲击下电流变阻尼器多物理场建模与仿真

针对将电流变阻尼器应用于冲击载荷下的火炮反后坐装置,阻尼器采用固定电极板式结构,利用COMSOL Multiphysics多物理场软件,建立电流变阻尼器的二维轴对称几何模型,根据计算流体动力学模块,得到不可压缩的电流变流体层流仿真。分析高速冲击下电流变流体在环形间隙的流动情况,并且在变化的电场耦合作用下,仿真计算出电流变阻尼器输出阻尼力的大小,同时也研究阻尼器结构参数对输出阻尼力的影响。仿真结果表明:在1~5 k V范围内增加极板电压,环形通道流体速度降低1.03 m/s,总输出阻尼力提高375.9 N;在电场强度为5 k V/mm情况下,阻尼通道有效长度增加25mm,阻尼力由828.2 N增大至1 950.8 N;保持阻尼通道长度不变,环形间隙增大1.5 mm,阻尼力下降至113.3 N。     

黏弹流体在变频调速系统中的水击数值模拟

研究黏弹性流体变频流量控制水击产生机理的相关理论对于变频流量控制流体输送系统的设计和水击控制设计具有参考价值。基于Mini-Element法、罚函数法、Galerkin法、DEVSS-G/SUPG法等混合有限元稳态离散技术,建立求解黏弹性流体变频流量控制输送系统水击产生过程的全三维黏弹性理论模型的稳态有限元数值离散模型。通过建立的稳态有限元数值算法,系统模拟黏弹性流体流变性能参数对变频流量控制流体输送系统水击过程的影响规律。结果表明:变频流量控制流体输送系统水击强度随着黏弹性流体的松弛时间和密度的增加而增加,随着流体黏度的增加而减小。     

多路脉冲数字流的实现方法及意义

凸轮转子式多路脉冲数字流发生装置,是对传统模拟式流体本身进行变换的A/D转换器,它在输出多路流体脉冲列的同时,也给这些流体脉冲附加了用作编码的电脉冲信号;不但能使流体系统的各个执行元件实现步进式的运动,而且还能使这些执行元件以并行方式同步或异步地进行工作.多路脉冲数字流可以很方便地用数字方式分别对单个流体动力元件,多缸同步或定比运动、多缸顺序动作、多缸互不干扰运动、多坐标或多轴的插补运动等进行控制.提出的流体系统时钟、主频、工作状态字、流体脉冲总线、流体通道等概念给建构数字流体系统打下了一定的基础.步进液动机和步进电机的联合应用,使机、电、液一体化技术在真正的数字意义下得到更好发展.     

空间基础零部件超精密抛光技术研究进展

轴承、齿轮、陀螺仪谐振子、反射镜等是实现航天器旋转支撑、动力传递、姿态控制、空间探测等功能的核心基础零部件,直接影响航天器的性能、寿命和可靠性。为了确保航天任务顺利进行,空间基础零部件必须拥有优异的使役性能、高的可靠性和长的寿命,其工作面的状态是关键影响因素。为此,基于制造角度,必须不断提高工作面的精度和表面质量。然而,空间基础零部件的工作面多为复杂曲面,且材料包含多种元素和金相组织,可控抛光难度大。从轴承、齿轮、陀螺仪谐振子、反射镜等4种空间基础零部件的特点出发,简要陈述了各自的超精密抛光需求及必要性,分类总结了现有的超精密抛光技术,如应用于轴承的双盘研磨抛光、电化学机械抛光、流变抛光,应用于齿轮的磨粒流抛光、流变抛光、电化学机械抛光,应用于陀螺仪谐振子的流变抛光、飞秒激光和离子束质量调平,以及应用于反射镜的磁流变抛光、计算机控制光学表面成型、气囊抛光、离子束修形抛光等,阐述了各种抛光技术的原理和效果,最后展望了超精密抛光技术的发展方向,以期为空间基础零部件的超精密加工提供借鉴。     

BaO对铝酸盐熔渣微观结构和宏观性能的影响

为探究非反应性组分BaO对铝酸盐熔渣微观结构稳定性及宏观性能的影响机制,综合半球点熔点仪、旋转黏度计、四探针法电导率测定仪、红外光谱分析仪,研究了BaO对铝酸盐熔渣(w(CaO)/w(Al₂O₃)=1.3)熔化温度、黏度、电导率和结构的影响规律。结果表明,随着BaO质量分数增加,BaO会简化铝酸盐熔渣微观网络结构,使铝酸盐熔渣结构聚合度降低;由于试验组分范围内熔渣熔化温度变化很小,可说明过热度对熔渣黏度影响不大,即熔渣黏度降低主要受聚合度降低影响;由于Ba2+浓度增加及熔渣网络结构聚合度降低,熔渣电导率增加。此外,随着BaO含量的增加,黏度-温度曲线上转折温度递减,说明BaO提高了熔渣低温段的玻璃特性,因此,BaO有利于铝酸盐基保护渣润滑特性的改善。     

弹簧钢盘条表面热划伤缺陷原因分析及改进措施

针对马钢特钢高线生产弹簧钢盘条表面易出现划伤缺陷的问题,介绍了该产线的工艺路径及其弯道滑动导槽、滑动导管多的特点,为此,分析了滑动导槽、转辙器、活套台、夹送辊、吐丝管、轧制温度、钢种对弹簧钢盘条表面热划伤缺陷的影响,并提出了改变在线滑动导槽、导管、活套台等辅助设备和材质,将轧件与设备之间的滑动摩擦改为滚动摩擦的措施,非常有效地解决了盘条表面的热划伤问题,同时延长了恢复段各种导槽和活套台的使用寿命,降低了导槽备件库存和消耗,降低了生产成本。     

热处理工艺对过共析轨钢组织及力学性能的影响

通过显微硬度仪、冲击试验机、万能试验机和扫描电镜等研究了不同热处理工艺下某过共析轨钢组织和性能的变化规律。结果表明:热处理工艺对该轨钢的组织和力学性能较轧制态和厂方热处理态均有所优化和提高,影响因素主要为冷却速率和等温时间。随着冷却速率的提升和等温时间的减少,基体中渗碳体析出增多,珠光体尺寸减小,大片层珠光体逐渐消失;此外,试验钢的硬度、冲击吸收能量和抗拉强度均随冷速的增大呈现先增加后降低的“折线形”变化趋势,拉伸断口粗糙度增加,断裂类型从解理断裂过渡为准解理断裂。而冲击吸收能量则随着等温时间增加而增加。最佳热处理工艺为:等温温度630 ℃,等温时间30 s,冷却速率8 ℃/s,对应的最优力学性能表现为硬度402 HBW、冲击吸收能量(KV₂)2.9 J、抗拉强度1312 MPa、伸长率12.24%和断面收缩率23.96%。     

替代电镀铬的碳化硅类复合电镀技术研究进展

针对目前工业应用中对替代电镀铬工艺的绿色表面技术需求,介绍了物理气相沉积、热喷涂、冷喷涂、超高速激光熔覆、复合电镀技术的原理、特点、应用,以及替代电镀铬工艺的优势和局限性,重点对碳化硅类材料复合镀技术的研究进展进行了综述,介绍了Ni-SiC、Cu-SiC、Zn-SiC、Ni-P-SiC、Ni-SiC-GO镀层的主要应用,及电解液组分中添加石墨烯和氧化石墨烯以提高复合镀层腐蚀性能的作用和机理.介绍了电解液pH值、温度、浓度对镀层性能的影响,不同的电解液体系中,当pH值、温度、浓度达到最优值时,镀层性能可达到最佳.介绍了SiC颗粒尺寸以及分散方式对镀层性能的影响,颗粒尺寸过小,易发生团聚,颗粒尺寸过大,沉积量降低,通过添加剂和物理搅拌,可以有效解决颗粒团聚的问题,提高颗粒沉积量,从而改善镀层性能.介绍了电源参数对复合镀层性能的影响,复合镀工艺中应当优化电流密度、电模式(脉冲和直流)和占空比等参数.最后,总结了碳化硅类材料复合镀技术的发展趋势,即工艺设计向绿色环保化、镀液体系向多元复合化、工艺控制向智能化方向发展.     

阴极等离子电解沉积技术简介及其研究进展

阴极等离子电解沉积是一种将传统电解和等离子体相结合的表面处理与材料制备技术,与传统的表面处理技术相比,该技术在能量消耗、制备速率、沉积层表面致密度、与基体结合力等方面均有大幅度改善,因此备受关注。概述了阴极等离子电解沉积的基本机理,包括电压-电流的演变过程、气体鞘层的形成过程、等离子体的演变规律和金属离子的沉积现象等,在此基础上讲解了阴极等离子电解沉积的技术优势。针对阴极等离子电解沉积过程中复杂的影响因素,分析并探讨了电压、占空比、时间等电参数以及酸含量、添加剂、电解液浓度等溶液参数对阴极等离子电解沉积的影响规律。在此基础上,重点综述了近年来阴极等离子电解沉积在多个领域的研究进展,包括先进陶瓷涂层、金属涂层以及复合涂层的制备,纳米电催化剂、纳米微球、中空微球和石墨烯等功能材料的合成以及渗碳、渗氮等领域的应用等。最后总结并展望了阴极等离子电解沉积在涂层领域的发展方向以及催化剂、石墨烯等其他新型领域的研究前景。     

微弧氧化技术在热控涂层中的应用

热控涂层在航空、航天及其他许多领域有着广泛的应用。介绍了热控涂层的工作原理和热控涂层类型,着重论述了微弧氧化技术在钛、镁、铝合金表面制备热控涂层的研究现状,目前高吸收发射比的钛、镁、铝合金热控涂层的最大吸收率分别可以达到0.96、0.94、0.90,最大发射率分别可以达到0.95、0.87、0.90;低吸收发射比的钛、镁、镁锂合金涂层的吸收率分别可以达到0.237、0.35、0.33,发射率分别可以达到0.99、0.88、0.85。此外,还分析了涂层的组成结构和形貌,以及微弧氧化工艺条件对热控性能的影响。微弧氧化热控涂层的组成结构和形貌特征可以通过电解液配方和工艺参数调整来进行调控。适当延长反应时间、增加电流密度,涂层厚度增加、粗糙度变大,高吸收发射比涂层的吸收率和发射率升高,低吸收发射比涂层的吸收率降低、发射率升高。电解液中添加阴、阳离子或纳米/微米颗粒,或调控不同组分在微弧氧化涂层中的分布,对于改善涂层的吸收率和发射率具有重要作用。最后,从微弧氧化热控涂层的综合性能、实际应用环境、复合技术应用以及开发微弧氧化智能热控涂层四个方面进行了展望。     

大规格H型钢腹板冷却浪原因分析及解决措施

腹板冷却浪是大规格H型钢产品一种较难调整的缺陷,其严重影响产品品质和高效生产。以易出现腹板冷却浪缺陷的典型规格H 800 mm×300 mm为例,分析得出缺陷的形成机理是存在残余应力。通过生产试验,针对腹板冷却浪缺陷的主要影响因素,如腹板厚度、腹板与腿部温差、腿腰延伸比,进行了理论分析,并提出了相应改进措施。结果表明,腹板越厚,单位时间内温降后温度越高,因此生产中腹板应按照标准厚度轧制或者正偏差轧制,腿部厚度应尽量轧薄,腰部厚度应尽量轧厚;此外,在TM轧机后安装翼缘冷却装置及在轧机出、入口导卫上部增加挡水板,使轧辊冷却水分流到轧件的两侧,防止落到腹板槽内,加剧其冷却温降,从而减少腹板与翼缘的温差;还有,在轧制过程中保证H型钢腿部延伸较腹板延伸略大,同时保证腹板不受拉,可以平衡一部分轧件热收缩的影响,从而减轻腹板冷却浪的产生。基于上述措施,确保了H800 mm×300 mm等大规格H型钢的质量稳定,为其批量稳定生产提供了保障。     

Laser Cladded TiCN Coatings on the Surface of Titanium

Laser cladded coatings of TiCN were produced on the surface of titanium. To obtain the optimal techniques, several conditions were tested by varying the laser scanning rate. The choice of shielding gas was also studied. The cladded coatings were then evaluated from the surface mechanics point of view based on their microhardness. The microstructure of some interesting samples was investigated by optical micrographs (OM). The results showed that under the condition of fixed pulse frequency and pulse width, the laser scanning rate and the shielding gas are the main factors influencing the components of coatings. TiCN coatings were decompounded and oxidized during the cladding process in the condition of no shielding gas of N2. X-ray diffraction results indicated that the composite coatings composed of TiCN, TiC, Ti2N, and TiO2 were produced using appropriate techniques. The results indicated that the best condition in terms of the surface microhardness is obtained when the scanning rate is 1.5mm / s, the pulse frequency is 15Hz, the pulse width is 3.0ms, and N2 is chosen as the shielding gas. The microhardness of the composite coatings is about 1331kg · mm - 2, which is about 4 times that of the substrate. The optical micrographs indicated that the cladding zone is made up of TiCN, TiO2, and some interdendritic Ti, but the diffusion zone mainly consists of the dendrites phase, and the cladded depth is about 80?滋m, which is more than 2 times that of the laser nitrided sample. There were no microcracks or air bubbles in the cladded sample, which was cladded using the above optimal techniques.     

微生物腐蚀中生物膜的生成、作用与演变

自然界中,微生物常常附着在材料表面形成生物膜,影响金属表面的电化学过程,从而诱发微生物腐蚀。生物膜与微生物腐蚀的发生密切相关,其结构组成、成膜过程对金属的腐蚀反应类型与速率有着很大的影响。由于微生物活动的复杂性以及缺乏生物膜与金属界面之间交互作用的深刻认识,微生物腐蚀的发生和发展机制尚不清晰。基于此,从生物膜的角度阐述了金属微生物腐蚀的作用机制。介绍了易引起材料腐蚀的常见菌种,如硫酸盐还原菌、硫氧化菌、铁氧化菌、硝酸盐还原菌及其他腐蚀菌,并对它们的腐蚀机理进行了概述。综合论述了生物膜的特征、生成步骤,以及它是如何随时间和外部环境进行动态演变的。着重讨论了影响生物膜生成和发展的因素,包括材料因素以及环境因素,如温度、溶解氧、pH值、Cl~-、Fe~(2+)、水体流速、营养介质、磁场。最后,针对外界影响因素的复杂性,阐述了生物膜研究过程中存在的问题,同时对模拟生物环境过程中合理设计实验方案的重要性进行了展望。