晶体硅电池表面光功能织构及其制备的研究进展

表面功能织构研究已逐步发展到多学科交叉整体性设计和制造科学问题,晶体硅电池是太阳能光伏发电的主流产品,表面光功能织构可有效提高晶体硅电池光电转换效率。从晶体硅电池表面光功能织构的作用出发,介绍常规晶体硅电池表面织构的类型及其制备方法,分析直接在晶体硅电池表面制备光功能织构的瓶颈问题,论述复合光功能织构晶体硅电池的研究现状、存在的难点和核心问题,指出高效晶体硅电池表面光功能织构制备的发展趋势。     

基于有限元/离散元耦合的大理石高速划擦过程仿真

针对大理石的磨粒加工过程,借助有限元/离散元耦合方法建立了单颗磨粒的高速划擦仿真模型,并通过在实体单元中插入零厚度内聚力单元,控制内聚力单元的失效来实现大理石加工过程中裂纹的萌生及扩展过程。基于所建立的单颗磨粒划擦模型,对比了划擦深度和划擦速度对大理石去除过程的影响。结果表明:大理石划擦过程中划擦力和加工表面损伤层厚度随划擦速度和划擦深度的增加而显著增大,且划擦力与损伤层厚度存在正相关性。      

消失模铸造金刚石砂轮Al-Cu合金胎体的研究

研究了不同含量的Ti和Mg对消失模铸造Al-Cu合金组织和力学性能的影响。结果表明,当Ti含量从0.3%提高至0.9%和1.2%时,其脆性相含量增多且组织形态逐渐粗大,Al-Cu合金的抗弯强度略有降低,但硬度较低。经535℃×15h固溶+70℃水淬+175℃×4h时效后,Al-Cu合金的抗弯强度和硬度均提高了约100%。在Ti含量为0.3%时,添加1.0%的Mg,Al-Cu合金的抗弯强度有所增加,硬度大大提高。Mg含量继续提高到1.5%和2.0%时,Al-Cu合金的硬度虽有所提高,但抗弯强度却有所降低。Mg含量增加的Al-Cu合金经固溶时效处理后,合金的抗弯强度和硬度也显著提高,且Mg含量为1.5%时热处理效果最好。研究结果还显示,金刚石表面镀Ti或增加Al-Cu合金胎体中的Ti含量有利于提高Al-Cu合金胎体对金刚石的把持力。     

熔融沉积成形件的表面雾化抛光实验研究

针对熔融沉积成形(Fused deposition modeling,FDM)最常用的成形材料聚乳酸(Polylactic acid,PLA),选用氯仿溶液进行表面雾化抛光,以提高FDM成形件的表面质量。研究抛光温度、抛光时间和抛光液浓度对FDM成形件表面抛光效果的影响。实验结果表明抛光表面的粗糙度随着抛光温度升高和抛光时间增加而减小,但当抛光温度和抛光时间达到一定程度后,抛光表面粗糙度并没有明显的减小。随着抛光液浓度的增大,抛光表面的粗糙度减小。采用抛光温度为60℃、抛光时间为7 min和抛光液浓度为100%时的抛光效果较好,抛光后成形件的表面粗糙度大幅减小,表面形貌得到显著改善,且对成形件的尺寸和质量影响很小。     

微棱锥阵列薄膜UV压印成型及光学特性研究

采用UV压印固化成型的方法制备具疏水性的微棱锥阵列减反薄膜,并设计正交试验探究了各工艺对其微观结构成型的影响,得到复形度高的微棱锥阵列薄膜的优化方案(压强0.5～0.8 MPa,充型时间30 s,光固化时间1 min).通过对其减反性能分析,所制备的微棱锥阵列薄膜比无织构的平膜加权反射率低5％,分析各影响因素发现抑制气泡缺陷,并控制微棱锥特征结构参数高度和侧面夹角精度可使微织构薄膜减反能力相比提高21％,同时织构膜水滴接触角表明其具有自洁性.     

聚晶金刚石复合片表面裂纹视觉检测技术研究

采用计算机视觉检测技术提取出表面缺陷特征量,完成聚晶金刚石复合片表面裂纹缺陷检测。首先,根据聚晶金刚石复合片表面特性,研究合适的光源照明系统。然后,提出一种基于直方图投影梯度极值的局部边界提取方法,将感兴趣区域进行提取。在此基础上,采用图像滤波、阈值分割的方法实现裂纹的准确提取。最后,通过计算裂纹连通域的圆形度和长宽比进行裂纹识别。实验结果表明,本方法可有效地对聚晶金刚石复合片表面裂纹缺陷进行检测。     

采用Fe基钎料激光钎焊金刚石的可行性研究

利用Fe基钎料粉末在Ar气保护下对金刚石磨粒进行激光钎焊试验,通过三维视频显微镜观测金刚石在不同激光功率下的钎焊形貌;自主搭建的剪切试验装置测试单颗金刚石磨粒的剪切力大小;磨损试验测试钎焊金刚石工具的磨削性能。试验结果表明,在合适的工艺参数下,钎料熔化充分,金刚石热损伤较小;剪切过程中金刚石和钢基体结合强度高,出现的主要破坏形式为折断;钎焊金刚石工具在磨损试验中,金刚石铣磨工具表现出良好的加工性能,金刚石磨粒出现5种磨损状态:完整、磨平、微破碎、大破碎和脱落。     

螺带式混凝土搅拌机混合特性及DEM模拟

采用离散单元法模拟新拌混凝土于搅拌机中的混合过程,研究了双筒螺带式混凝土搅拌机的混合效率。 用Hertz-Mindlin with JKR接触方法建立新拌混凝土离散元模型,模拟了坍落度实验、L箱实验和流变仪实验,将模拟结果与实验结果进行对比,校准模型参数,采用混合系数定量研究了不同初始装填方式下搅拌机的混合效率。结果表明,采用上下装填方式时搅拌机混合效率较高;对任一初始装填方式,左部区域与右部区域、前部区域与后部区域间混合效率无明显差别,而上部区域混合效率比底部区域高,底部出料口处存在搅拌盲区,采用舍弃初始出料的方法可提高新拌混凝土性能。转速较高时混合效率较高,相同旋转圈数时,混合效率基本相同。     

基于轮廓法的金刚石线锯整周三维表面形貌测量和评价

针对毫米级尺度线径和微米级尺度磨粒的金刚石线锯整周三维表面形貌测量难以实现与定量评价问题,提出一种基于轮廓法的圆周扫描表面磨粒形貌测量与分析方法。通过显微测量系统沿周向扫描采集金刚石线锯对应的边缘轮廓图像序列,经图像处理后获得金刚石线锯整个圆周表面形貌的坐标点云,采用三次样条插值法对数据进行平滑处理,经圆柱坐标变换处理,可重构金刚石线锯三维表面形貌。在金刚石线锯常用评价参数基础上,提出基于扫描过程二维投影轮廓和三维重构形貌的综合评价参数。采用自行研制的测量系统,对两个规格的线锯（线径外径分别为0.250 mm、0.320 mm;磨粒粒径范围30~40 μm）进行测量和评价。试验结果表明：该方法无需多次拼接,就可完成金刚石线锯整周三维微观形貌测量,并能实现对线锯特征参数的全面评价,可为线锯本身制造及使用过程中的工艺优化提供更加客观的基础数据。