增材制造设计(DfAM)下的金刚石晶格结构研究

基于机械零件的增材制造设计,用仿自然式方法设计了一种金刚石晶格结构,对晶胞相对密度和等效弹性模量建立了数学模型,并拟合得到二者关系式,一系列的仿真验证结果显示理论研究所得关系式具有一定的正确性;对金刚石晶格填充结构提出变密度假设,并用仿真和压缩试验的方法进行了验证,结果显示,填充单元密度以受力点为中心渐渐减小的变密度结构拥有更好的抗压性能,同时验证了本文得出的等效弹性模量数学模型具有一定的正确性和适用性.本研究结果可应用于承压机械零件的实体夹层填充,对机械零件进行应力匹配变密度设计,以达到机械结构轻量化的目标.     

基础油中金刚石纳米颗粒润滑性能和导热性能的分子动力学分析*

为了研究纳米颗粒对基础油液热导率的影响,在基础油蓖麻油酸中加入不同体积分数和粒径的纳米金刚石颗粒,采用LAMMPS和分子动力学的研究方法,对粒子数密度以及粒子的径向分布规律、导热系数进行研究。结果表明:加入纳米颗粒的纳米流体的热物理性质受到多方面的影响,其中包括纳米颗粒体积分数及粒径等;随纳米粒子体积分数的提高纳米流体的热导率呈近似线性增加,随着纳米粒子粒径的减小,纳米粒子润滑膜的承载能力增强。纳米润滑膜能承受很高的外界冲击力,这有助于减小两作用面之间的摩擦,减小表面磨损;加入纳米颗粒的润滑油会减小摩擦副之间的摩擦和增强散热,提高热导率。     

人造金刚石填充聚酰亚胺树脂基复合材料防刺性能

为研究树脂材料的防刺性能及防刺机制,利用手糊成型与热压法成型制备了手糊分层结构和均布结构层2种结构的人造金刚石填充聚酰亚胺树脂基复合树脂片,并探讨了人造金刚石粒径、填充体积分数对树脂片防刺性能的影响。研究结果表明:经过人造金刚石填充的聚酰亚胺树脂片的防刺性能得到提高,并且均布结构层分层复合结构的树脂片的防刺性能更好;随着人造金刚石粒径的减小,树脂片防刺性能出现先减小后增加的趋势,故防刺机制基本在于碰撞概率与树脂基的防挡;比较防刺力和消耗功发现,不同填充体积分数的单层防刺树脂片的防刺性能随人造金刚石填充体积分数的增加而逐渐降低,该趋势的成因在于复合树脂片的脆化与破坏;在颗粒等效粒径为300 μm、体积分数为10%时,其防刺性能最好。     

全局力平衡PDC钻头布齿优化设计

针对聚晶金刚石复合片(PDC)钻头在钻井破岩过程中因受力不平衡，导致钻井倾斜、井径扩大、钻头产生横向振动和涡动，造成钻头早期失效的问题，基于已有PDC钻头切削力学知识，构建了PDC钻头弯曲力矩及全局力平衡布齿优化设计模型，并提出模型求解方法。布齿设计实例结果表明，采用全局力平衡布齿设计方法得到的布齿结构可使PDC钻头在不同进尺条件下均能保持全局力平衡状态，尤其低进尺（小于1 mm）时的力平衡状态得到极大改善，提高了PDC钻头的钻井稳定性，对于改善钻头受力、提升钻头使用寿命、提高钻井质量与效率具有重要意义。     

从专利技术角度分析金刚石串珠绳的发展

作为切割石材机器上的易损耗部件,金刚石串珠绳的失效问题一直是限制切割速度和切割质量的重要问题。尤其随着石材加工技术的不断发展,切割强度要求越来越高,切割速度越来越快,金刚石串珠绳的磨损更加严重,石材加工领域的不断开拓给金刚石串珠绳提出了更高的要求。本文对金刚石串珠绳技术领域的专利情况进行统计和分析,总结了金刚石串珠绳技术领域的专利申请发展趋势和方向。     

纳米碳材料催化乙苯脱氢制苯乙烯的研究进展

乙苯脱氢制苯乙烯是工业上十分重要的反应。以纳米碳材料为催化剂，催化乙苯脱氢制苯乙烯是纳米碳材料领域近年来的研究热点之一。相比于传统的金属氧化物催化剂，纳米碳材料既可以在较低温度下高活性地催化乙苯氧化脱氢，也可以高选择性地催化乙苯直接脱氢，且反应过程中无需通入水蒸气，极大地提高了能源利用效率，具有较大的发展潜力。综述了近年来纳米碳材料催化乙苯脱氢制苯乙烯的研究进展，主要包括纳米碳材料的结构和表面化学性质、纳米碳催化剂的研究进展、催化乙苯脱氢反应机理等方面，同时总结了该领域存在的挑战并对前景进行了展望。     

掘进机截割刀具制造工艺的探讨

掘进机作为井下巷道掘进设备,截割刀具是掘进机工作机构的核心部件,其形状、尺寸和截齿的排列方式对掘进机的工作效率和性能有重大影响。通过设计开发一种适应不同截割刀具定位装置的变位机,可以适应不同截齿参数截割刀具的制造。并对整个焊接工艺技术进行了优化设计,可提高截割刀具的焊接质量和生产效率。     

脉冲光纤激光制备聚晶金刚石疏液表面的研究

针对聚晶金刚石（PCD）表面，提出了一种经济、高效、可控制备多种微观结构的激光加工方法，与低表面能处理技术相结合，可实现对表面特性的有效调控。利用激光表面织构化方法在PCD表面制备出含有沟槽和锥形凸起的微纳结构，并分析了单脉冲能量和扫描速度对微观结构形貌和特征尺寸参数的影响；将激光织构化的PCD表面进行氟化处理，分析PCD表面微观结构对疏水和疏油性的影响规律。结果表明：随着单脉冲能量的增加或扫描速度的降低，沟槽深度、山脊间距和表面粗糙度随之增大；低表面能处理后，PCD表面与水和乳化剂的接触角分别在93°~149°和102°~134°范围内变化，由此可实现对PCD表面不同润湿性的控制。另外，分析了PCD表面微观结构的形成机理，并探讨了微观结构参数对疏水疏油性能的影响规律。