基于实时监控的金属结合剂金刚石微粉砂轮电火花精密整形

采用金属结合剂超微细粒度超硬磨料砂轮实现硬脆材料的ELID(Electrolytic In—process Dressing在线电解修整)精密与超精密磨削是一项加工新技术。金属结合剂砂轮具有很高的强度、硬度及良好的耐磨性，但修整困难。与普通磨削砂轮不同，金属结合剂金刚石微粉砂轮的修整分为整形和修锐两个阶段。本文开发了基于组态软件LabVIEW的数据采集系统，研究了基于实时监控的金属结合剂金刚石微粉砂轮电火花精密整形技术。结果表明砂轮旋转周期中的放电电流曲线是否呈现局部放电特征可以作为新设定电参数是否具有加工能力的判据。砂轮整形过程中的放电电流曲线是否达到平滑，即是否出现周圈放电现象可以作为其是否还具有整形能力的判据。对于圆跳小于10μa砂轮精密整形来说，仅靠观察火花状况实施进给难以避免空载、拉弧甚至短路现象。通过整形电流波形的实时监控不仅可以方便地获取有效加工电规准，而且很容易避免极间短路现象、鉴别非正常工作状态。金属结合剂微粉砂轮的整形精度和效率不仅与电规准有关，而且受到电极形状、工作液的绝缘性能及最小进给量值的影响。实验表明以电解液作为工作液、采用平面电极，选定合适的电规准，W10微粉金刚石砂轮最终的整形精度可达到圆跳小于2μm、锥度误差在1μm以内，平均整形效率约0．95μm／min。     

PEG模板组装纳米TiO2多孔薄膜的制备

以钛酸丁酯为无机原料,加入高分子表面活性剂聚乙二醇(PEG)作模板剂,采用溶胶-凝胶工艺和浸渍-提拉技术在玻璃基片上制备了孔径在10 nm～1 000 nm范围内可调的纳米TiO2多孔薄膜.通过SEM,AFM,UV-VIS和N2吸附等测试手段对薄膜的多孔结构进行了表征.结果表明,通过调节溶胶中PEG的分子量和浓度,可以控制薄膜中孔的孔径及孔分布密度,有效提高薄膜的比表面积.此外还考察了提拉速度和焙烧制度对薄膜多孔结构的影响.     

Al2O3,CaO对多元掺杂YSZ电解质材料性能的影响

采用高温固溶法制备了Dy2O3,Sc2O3和Yb2O3多元掺杂YSZ材料,试样高温电导率得到大幅度提高(1000℃,0.18S/cm),但材料烧结性与机械强度有待改善.为此,在多元掺杂YSZ材料中继续掺入少量Al2O3和/或CaO以研究其影响.添加少量Al2O3提高了试样烧结密度( ～4.6%)和机械强度(～30%),而保持电导率变化不大;添加少量CaO虽然使烧结密度略微增大,但却降低了试样电导率(～50%)和机械强度.XRD分析显示试样保持稳定立方萤石结构,且晶格常数发生变化.显微结构分析表明,复合添加剂的掺入促进了晶粒的生长,晶粒尺寸较大.     

以聚硅氧烷乳液/聚丙烯酸铵为复合分散剂制备高性能氮化硅料浆

以聚硅氧烷乳液(S-17)/聚丙烯酸铵[poly(acrylic acid)ammonium,PAA-NH4]为复合分散剂制备了高浓度且稳定的Si3N4凝胶注模料浆,用电泳仪分析了料浆中颗粒表面zeta电位,用转子黏度计测量了料浆的黏度,用沉降法表征了Si3N4粉体的分散稳定性,用黏度法获得颗粒对聚硅氧烷分子的吸附等温线.研究了PAA-NH4分散剂和聚硅氧烷表面活性剂对高固相含量、低黏度料浆的稳定性影响机制.结果表明:单独使用PAA-NH4不能达到较好的稳定效果,采用聚硅氧烷乳液/PAA-NH4复合分散剂,聚硅氧烷乳液用量为0.4%(质量分数,下同),PAA-NH4为0.8%时,可制备固相体积含量为50%,黏度低于1.0 Pa·s,稳定性较高的料浆.该料浆适于凝胶注模操作.根据静电作用原理,结合颗粒对聚硅氧烷分子的吸附特性,提出通过降低液相表面张力来降低料浆黏度及提高稳定性,探讨了高固相含量料浆分散的理论机理.     

聚乙二醇400在氮化硅凝胶注模悬浮液中的应用

聚乙二醇400(polyethylene glycol 400,PEG400)作为润湿剂用于制备高浓度氮化硅悬浮液,以简单的工艺,在降低料浆黏度的同时提高其固相含量.为表征润湿剂对高固相含量下氮化硅悬浮液的润湿特性,测试了其黏度及在润湿剂作用下的润湿性和吸附特性.结果表明:当悬浮液固相含量高达60%(体积分数)时,在PEG400作用下其黏度可以显著降低.基于悬浮液中颗粒堆积形式,建立了等径密堆双球模型,阐释了PEG400作用机理.     

焦磷酸盐微晶玻璃对β-磷酸三钙生物陶瓷的抗弯强度及生物活性的影响

通过熔融法制备组成为Na2O-MgO-CaO-P2O5的基础玻璃,在800℃进行热处理,得到主要组成为Na4P2O7和β-Ca2P2O7(β-calcium pyrophosphate,β-DCP)的焦磷酸盐微晶玻璃(pyrophosphate glass,PG).将PG和β-磷酸三钙(β-tricalcium phosphate,β-TCP)按质量比为10:90混合,干压成型,烧结制得PG/β-TCP生物陶瓷.采用差热分析、X射线衍射、扫描电镜、能谱、模拟体液浸泡等方法研究了基础玻璃的析晶、PG/β-TCP生物陶瓷材料体系的相组成、力学性能和生物活性.结果表明:PG能有效提高PG/β-TCP陶瓷的抗弯强度,1300℃烧结3h制备的PG/β-TCP陶瓷的弯曲强度与纯β-TCP陶瓷相比,由87.4MPa提高至113.2MPa;同时,PG可有效改善β-TCP基体的生物活性,在模拟体液中浸泡14d后,PG/β-TCP陶瓷表面形成Ca与P摩尔比为1.46的叶状磷灰石.     

基于广义模块化快速设计的液压机产品模块划分与规划

提出柔性元结构和虚拟柔性模块的概念，通过对液压机产品进行模块的划分与规划，得到以柔性元结构为单位的结构单元，给出了液压机产品模块划分和规划的过程模型及应用实例，为实现液压机产品的快速设计提供支持。     

超精密工作台控制方案的优化选择

采用直线电动机加气浮导轨模式搭建大行程纳米级分辨率的超精密工作台,并建立超精密工作台进给系统的数学模型.通过计算机仿真分别分析单位反馈PID控制、带加速度前馈的PID控制、位置速度双环反馈和Smith预估控制等控制模式在不同材料做导轨时的控制指标.在控制系统选择上采用层次分析法建立综合评价体系,通过分析、计算、比较,确定位置环、速度环的双环反馈控制为本工作台最佳控制方案.     

电解加工的辅助阴极设计

根据电解加工的成形理论设计辅助阴极工具的形状,应用有限元法求解拉普拉斯方程的反边界问题,设计出阴极的形状曲线.通过阳极边界电场强度的分析与对比,进一步验证所设计的阴极形状,评价阴极的设计精度.应用Matlab编程求解辅助阴极工具的外形曲线,并用ANSYS软件分析和验证电场的分布.研究结果表明,该阴极设计方法可行,设计计算误差较小,可以快速准确地设计出复杂的阴极形状.     

旋转超声辅助加工装置及其工艺研究

基于传统超声振动理论,提出了一种新型旋转超声辅助加工装置。该装置将超声振动与负载匹配二者相结合,具备旋转超声辅助加工硬脆材料的能力。利用该装置对微波铁氧体材料进行旋转超声辅助钻削加工试验研究,验证了旋转超声辅助磨削可有效降低加工过程中的切削力。同时,在保证刀具和材料安全的前提下,探索了旋转超声辅助加工装置对加工效率的影响。