基体表面粗糙度对激光沉积不锈钢形貌、组织及性能的影响

目的研究基体待沉积表面粗糙度的变化对激光沉积之后沉积层质量(宏观形貌、微观组织和力学性能)的影响,从而获得形貌、组织及性能优良的沉积层。方法采用316L不锈钢粉末,在不同表面粗糙度状态下P20钢基体表面分别进行单道单层、薄壁、多道搭接及块体沉积实验,获得测试分析所需沉积层,基于OM、SEM以及拉伸试验对沉积层组织性能进行分析。结果单道单层时,相对于铣削基体表面沉积层,喷砂基体表面沉积层的熔高、熔深增加幅度达到了100%,而熔宽增加较平缓;单道薄壁时,在前5层的沉积中,喷砂基体表面沉积高度增长达到2.5mm,铣削表面沉积高度仅为前者一半,喷砂基体上沉积层内部孔隙率仅为铣削基体的31%;多道搭接时,随着粗糙度的增大,沉积层截面纵向尺寸H的内部增长范围持续变大,而横向尺寸L范围保持稳定。喷砂基体表面沉积层的σ_b为540.93 MPa,而铣削基体上的σ_b为523.12 MPa。结论随着基体表面粗糙度的增加,沉积过程中陷光效应相应增强,单道单层沉积层的宏观形貌尺寸随之增大。对于薄壁沉积,基体粗糙度对薄壁高度的影响主要集中在前5层,粗糙度的增大使得沉积高度生长加快,内部孔隙率减小。多道搭接时,粗糙度越大,熔高熔深方向的尺寸变化越大,沉积层内部枝晶更加粗大,且不均匀。沉积层内部的抗拉强度随粗糙度的增大而提升。     

磨料粒径及形状对磨料水射流切割钛合金表面微观形貌的影响

采用不同粒径与形状的磨料颗粒，在磨料水射流切割平台上切割钛合金，用超景深显微镜等设备分析，以研究不同的磨料粒径及形状对钛合金表面微观形貌的影响。研究表明:磨料粒径越大，钛合金表面所形成的划痕越长，80目磨料颗粒形成的微划痕长度约为160目磨料的5倍。且球形磨料颗粒所形成的划痕末端堆积较少，其表面线粗糙度低于9.5 μm；具有棱边的磨料颗粒所形成的划痕有唇状或鳞片状金属堆积，其表面线粗糙度在9.5～13.0 μm间；柱体形的磨料颗粒冲击形成的划痕带有尖锐的棱角，其表面粗糙度大于13.0 μm。      

用于FDM的导电ABS/MWCNT复合材料的制备

采用熔融共混法将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)与多壁碳纳米管(MWCNT)复合,并对所得的复合材料进行了力学性能、热性能和电学性能分析。结果表明,添加MWCNT能够提高复合材料的力学性能、电导率和耐热性,力学性能在MWCNT添加量为2%时最佳,电导率随MWCNT添加量的增加而增大,MWCNT添加量为4%时,其电导率能达到4.35×10-6S/m。将添加4%MWCNT的复合材料拉丝,然后以三种打印方向进行熔融沉积(FDM)打印,研究了打印试样的力学性能,用扫描电镜(SEM)观察了其断面形貌。结果表明,水平方向打印的试样力学强度最好,侧向打印的试样次之,垂直方向打印的样品由于仅靠丝材的层间黏结,其力学强度比较差,与纯ABS丝材打印试样相比,复合丝材打印试样的拉伸强度和弯曲强度均有明显提高,冲击强度有所下降。     

PE/PVC共混物与PE界面黏结性能研究

为改善聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)界面黏结性能,制备了一系列PE/PVC共混物及其与PE的黏结材料,探究了原料比例和成型温度对(PE/PVC)/PE界面黏结性能的影响。结果表明,PE/PVC共混物为不相容体系。共混物中随着PE含量升高,体系拉伸强度增大,断裂伸长率升高。(PE/PVC)/PE材料中,随着PE/PVC共混物中PVC含量升高,PE/PVC与PE的界面黏结强度先升高后降低。成型温度升高,界面黏结性能提高。在PE/PVC比例为60/40、黏结温度为100℃时,PE/PVC共混物与PE的界面黏结强度最大,可与共混物拉伸强度接近。     

电爆喷涂粒子的约束调控机制及对沉积行为的影响

采用对喷涂粒子进行槽内约束的电爆喷涂方法,研究了喷涂粒子在垂直槽中的约束调控机制及其沉积行为。结果表明:约束深度达20mm时,即喷涂距离为丝径的100倍时,仍可获得连续、均匀的涂层。约束宽度从6mm减小至2 mm,涂层表面呈现出由粗糙的"丘壑状"形貌向均匀的"薄饼状"形貌逐渐过渡的演变趋势,且涂层厚度显著提高;能量密度从57 J/mm~3提高至152 J/mm~3,同样可提高涂层厚度并改善涂层均匀性。对喷涂粒子进行收集,发现减小约束宽度和提高能量密度均可有效细化喷涂粒子并使喷涂粒子粒径分布更加均匀。分析认为,由焦耳加热导致的"热膨胀效应"和击穿电弧伴生的"压力效应"共同决定电爆冲击波和喷涂粒子的形成,并随能量密度和约束参数的变化,对喷涂粒子表现出不同的约束调控作用,使其沉积行为产生显著差异。     

镀膜金刚石与铜基结合剂间把持力提高方法探讨

在不改变成分的条件下,为了探讨将表面镀覆和表面刻蚀相结合来提高金刚石与金属结合剂把持力的方法和条件,将镀Ti、镀Cr和镀Ni金刚石在1050℃下保温1 h后,用真空热压烧结法制备未镀、高温处理前后镀覆金刚石的铜基结合剂样条。用扫描电子显微镜对金刚石镀层表面形貌进行观测,用金刚石高温热处理前后铜基结合剂样条的抗弯强度来评估金刚石与铜基结合剂的把持力,经1050℃高温处理1 h后,金刚石表面的镍镀层基本上保持完整,而钛镀层和铬镀层则出现脱落;镀覆金刚石的单颗粒抗压强度都下降;镀Ti和镀Cr金刚石铜基结合剂样条的抗弯强度下降,但镀Ni金刚石样条的抗弯强度却大幅度提高,达到833 MPa,增幅为12.1%。结果表明:只有高温处理后镀层保持完整而且镀层能使金刚石表面粗糙度提高的情况下,才能大幅度提高金刚石与金属结合剂之间的把持力。     

XNBR/PVC共混胶的性能研究

丁腈橡胶(NBR)与聚氯乙烯(PVC)共混合金是橡塑共混体系中一类重要的共混体系,NBR和PVC都属于极性聚合物,相容性较好,因此这种体系被广为研究和应用。但共混后制备混炼胶制品弹性较差,不能满足特殊条件下对弹性有要求工况的使用。羧基丁腈橡胶(XNBR)由丁二烯、丙烯腈和有机酸(丙烯酸、甲基丙烯酸等)三元共聚而成,引入羧基增加了极性,增大了与PVC的相容性,赋予高强度,改进耐磨性、拉伸强度和撕裂强度等物理性能,进一步提高耐油性并可以明显改善弹性性能,满足印染胶辊、纺织胶辊胶圈等弹性要求高的领域的使用要求。     

挤出-注塑制备黄麻增强PLA复合材料及其性能

通过挤出共混、造粒、注射成型的方式制备了黄麻纤维填充聚乳酸(PLA)复合材料,研究了复合材料的力学性能以及黄麻与PLA之间的微观界面形貌。结果表明:黄麻的加入,并没有很好地改善黄麻/PLA复合材料的拉伸强度和弯曲强度;碱处理后的黄麻与PLA之间的界面性能有所改善;碱处理黄麻的加入,改善了黄麻/PLA复合材料的断裂伸长率与冲击韧性。     

蓝藻基生物降解共混膜的力学性能

以聚乙烯醇(PVA)和水华蓝藻为主要原料,通过溶液铺膜法制备了蓝藻/PVA共混膜,采用万能试验机,研究了不同助剂对蓝藻/PVA共混膜力学性能的影响。结果表明,蓝藻的添加显著降低了共混膜的力学性能。当添加比例为PVA的1/2时,膜的拉伸强度和断裂伸长率分别比无藻处理下降了65.89%和79.57%。甘油、尿素显著提升了蓝藻/PVA共混膜的断裂伸长率,当添加比例为蓝藻的1/2时,分别能使共混膜的断裂伸长率提高73.20倍和62.02倍。虽然柠檬酸、硅烷偶联剂能够提升蓝藻/PVA共混膜的拉伸强度,但只能在低剂量时促进断裂伸长率的小幅提高,当柠檬酸添加比例为蓝藻的1/40时,膜的断裂伸长率能提高4.41倍,而当硅烷偶联剂添加比例为蓝藻的1/20时,膜的断裂伸长率能提高1.49倍。尿素与甘油复合增塑,更有利于提升共混膜的断裂伸长率。硅烷偶联剂与甘油复合增塑,更有利于提升共混膜的拉伸强度。