45钢/锡铅合金复合结构熔融沉积中熔滴过渡行为

面向45钢/锡铅合金复合结构熔融沉积过程中的锡铅合金熔滴与钨极惰性气体保护焊（TIG）焊接熔池的匹配性需求,基于有限差分方法,采用流体体积法（VOF）建立微喷熔滴形态演变过程数值计算模型,分别研究压电驱动式熔滴微喷过程中压电激振驱动参数和喷头内结构参数对于产生熔滴的尺寸及速度的作用和变化规律. 研究发现,当喷孔直径为0.5~0.6 mm,喷孔深度为5~6 mm,环隙为4~5 mm时,锡铅合金熔滴具有较高的球形度,熔滴可控性较好. 压电陶瓷激振频率和驱动行程对于锡铅合金熔滴尺寸影响不明显,熔滴速度随激振频率和驱动行程的增大而增大. 对比数值计算结果与实验结果,发现锡铅合金熔滴尺寸与熔滴速度最大误差均小于10%,表明利用数值计算模型对熔滴微喷过程进行分析较可信.     

气动膜片式微滴喷射装置理论分析与实验研究

微滴喷射是通过产生微米级的液滴实现流体按需精确喷射沉积成形的技术。气动膜片式微滴按需喷射装置的原理是以膜片为驱动部件,以压缩气体脉冲为驱动源,通过膜片的弹性变形实现液体腔的体积变化从而产生微液滴。通过建立驱动气压与液体腔内工作压力的关系,分析腔体内液体的流动状态,从而建立气动膜片式喷射系统的数学模型,以此作为优化装置结构和控制参数的依据。此外,利用该装置完成了黏性液体的可控喷射。研究结果为喷射制造的实际应用提供了理论与实验依据。     

十字交叉微通道内微液滴生成过程的数值模拟

采用VOF模型对十字交叉微通道内微液滴的生成进行三维数值模拟,获得了拉伸挤压、滴状剪切、单分散射流等单分散微液滴的生成机制以及紊乱射流、节状形变流、管状流和滑移流等两相流型,模拟与实验结果相吻合验证了模拟的有效性。液液两相流型主要受两相流速、两相界面张力以及连续相黏度的影响,发现随着连续相的流量增大,微液滴的生成尺寸减小,生成频率增大;而离散相流量的影响则相反。两相表面张力与连续相黏度分别在低连续相Ca数和高连续相Ca数条件下分别起主导作用。在低连续相Ca数(U_d<0.03 m·s^-1)的拉伸挤压和滴状剪切流流型下,微液滴生成尺寸随着表面张力系数的减小而减小,在射流条件下反而增大,微液滴的生成频率变化则相反。在高连续相Ca数(U_d>0.03 m·s^-1)下,微液滴的生成尺寸随着连续相黏度的增大而减小,微液滴的生成频率变化则相反。另外,壁面接触角在拉伸挤压流型下对微液滴生成无太大影响,但在滴状剪切和单分散射流流型下,接触角减小会导致微液滴无法稳定生成。     

微喷印原电池置换成型织物基柔性导电线路的影响因素研究

针对目前智能纺织品中柔性导电线路制备工艺复杂、成本高、与纺织品融合度低等问题,提出了微喷印原电池置换成型织物基导电线路的制备方法。利用搭建的压电式微滴喷射系统,对沉积过程中硝酸银和抗坏血酸反应物浓度、反应物质量及原电池阳极基板的选择对成型导线微观形貌及方阻的影响进行研究。结果表明:在稳定喷射条件下,通过微喷印原电池置换沉积法可制备织物基导电线路;当硝酸银溶液、抗坏血酸溶液质量浓度分别为0.5 g/mL和0.3 g/mL、硝酸银打印层数为4层、织物与抗坏血酸溶液质量比为1∶2时,成型银导线方阻为 0.047 8 Ω/□, 标准偏差为0.009 138 Ω/□;当基板为铜时,在织物基底表面形成了均匀且致密的银层,银颗粒粒径较大,此时测得银导线方阻均值及标准偏差较小。     

液液微分散及其用于标准颗粒制备的研究进展

液液分散与液滴生成是化工生产最典型的多尺度动态过程之一，针对该类过程的精准控制是化工研究的难点与重点。近年来，伴随机械微加工与流体微量输运技术的快速兴起，基于微米尺度作用的微化工技术在液液分散与液滴生成的调控中展现出了显著优势，成为化工研究的前沿方向。本文针对近年来在微分散基本规律、微分散动态界面现象与微分散标准颗粒材料等领域的研究进展进行综述：围绕微分散基本规律，介绍了微尺度液滴破碎的主导作用力、液液微分散流型及微分散数值模拟方法；围绕微分散动态界面现象，分析了动态界面张力的变化规律及其影响因素；围绕微分散标准颗粒制备，简述了微分散颗粒制备的主流技术及其适用范围。同时，针对相关领域的发展方向进行了展望。     

PDLC膜的光学特性

应用光学基本原理对聚合物分散液晶(PDLC)膜的光学特性进行描述,分析聚合物分散液晶微滴中液晶分子排列方式与液晶折射率的关系,并介绍表征PDLC膜散射本领的重要参数的雾度概念及雾度测试方法和表征PDLC膜透光本领的重要参数的透光率概念及透光率的测试方法。     

织物表面微滴喷射打印沉积过程试验研究

在织物表面微滴喷射打印沉积成形微细导电线路中,明确微滴在织物表面碰撞和渗透过程是成形高质量导电线路的前提。采用试验研究的方法,在喷射系统可控喷射条件下,对微滴与织物表面的碰撞、铺展及渗透过程进行图像采集及动态过程研究。结果表明：微滴在织物基板表面的碰撞过程与固体基板类似,几乎未发生渗透现象;由于毛细压差的作用,不同织物在不同时间段内的渗透速率急剧增大,出现快速芯吸现象,且织物经纬密度越小,芯吸效果越明显;微滴在织物表面的扩散形状由织物的组织结构决定,扩散面积与织物润湿性有关,随润湿性的减弱而减小。     

Producing micro-droplet of dilute sulphuric acid on pure iron surface and observing its corrosion behaviour by atomic force microscopy

A simple method was presented to produce a micro-droplet of sulphuric acid on a pre-selected micro-zone on a pure iron surface with the tip of an AFM cantilever. The three-dimensional shape of the droplet was imaged with the AC non-contact mode of the AFM, and the liquid/solid interface was observed in situ during corrosion using the contact mode. The substrate surface beneath the droplet was lowered by approximately 19 nm after 3.6 ks of adhesion. This method has important implications for experimental studies of micro-zone corrosion or lubrication.     

压电驱动微滴喷射过程的数学模型

通过对压电驱动器的力一位移方程的简化，得到了压电驱动器的受力方程。从质量守恒和能量守恒的角度对腔体内部流体运动情况进行了分析，简化了分析过程。在此基础上，建立了微滴喷射过程的数学模型，得到的计算结果、喷射规律与试验结果基本一致。     

预热对Al2O3陶瓷激光熔覆层温度梯度影响的模拟

针对铝合金微熔滴沉积成形过程中存在的缺陷问题,沉积制备了7075高强铝合金试样,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等分析测试手段对其内部缺陷形貌进行观察,进而研究不同类型缺陷的形成机理.结果表明:铝合金微熔滴沉积成形件内部缺陷主要有孔洞和裂纹.其中孔洞缺陷包括间隙孔洞和凝固收缩孔洞;裂纹包括熔合线裂纹和细微热裂纹,其形成与延展和成形件内部残余热应力集中效应、熔滴重熔效果以及晶粒生长状况等因素有关.在此基础上提出减少或消除各类缺陷的方法,从而促进了该技术在高熔点合金零件制备中的应用.