高效电火花线切割磁场对表面烧伤影响研究

为减少往复走丝电火花线切割在大能量加工条件下工件表面出现的烧伤条纹,分析了烧伤条纹形成的机理:烧伤条纹主要是因汽化后切缝内工作液不足,熔融的蚀除产物无法随工作液向切缝后部顺畅地排出,从而附着在切缝侧壁而产生。而与切缝轨迹方向平行的梯度磁场可对铁基蚀除产物产生磁场力作用,以借助磁场来促进蚀除产物的排出。试验结果显示:磁场能有效减轻烧伤条纹的产生,且通过极间放电波形的采集发现,在磁场作用下放电波形中击穿延时比例增加,说明极间放电间隙状态有所改善。     

新的多孔泡沫镍制备工艺

针对目前泡沫金属制备方法的缺点,提出了一种泡沫金属制备的新方法——电解液喷射沉积法。研究了喷射沉积制备泡沫镍的工艺,自行研制了试验装置,制备了具有不同孔隙率的泡沫镍试样,分析了相关工艺参数(电解液成分、电流密度、电解液喷射速度等)对泡沫镍微观结构的影响。结果表明:采用相对较低的镍离子浓度配方Bath A对制备均匀致密的枝晶多孔结构有利。随着电流密度的提高,泡沫镍的孔隙率逐渐降低;随着电解液喷射速度的提高,泡沫镍的孔隙率逐渐增加。总体上采用电解液喷射沉积法制备的泡沫镍的孔隙率在30~70%之间。     

针状电极电沉积枝晶生长的模拟与实验

采用改进的扩散限制凝聚模型对针状电极电沉积镍枝晶的形状和生长过程进行了数值模拟研究,采用电沉积设备进行了验证性试验。结果表明:实验获得的电沉积实物与模拟得到的粒子簇形貌非常相似,两者的分形维数也很接近,用扩散限制凝聚模型来说明枝晶生长规律是有效的,模型中的模拟参数分别与电沉积参数存在着内在的对应联系;模拟生成的粒子沉积层具有明显的分形结构。     

一种通过改变激光功率密度分布控制熔覆层裂纹的方法

为了降低激光熔覆过程中熔覆层热应力从而减少裂纹的生成,提出了一种通过改变激光功率密度分布来控制熔覆层裂纹的方法,并用数值模拟的方法对均布及凸字形光斑熔覆过程进行了热力耦合有限元分析。结果表明,用均布光斑熔覆呈现出激光加工典型的快速加热、快速冷却特征,而采用凸字形光斑可在一定程度上起到预热、缓冷的效果,从而降低了熔覆区与非熔覆区的温度梯度,另外,在熔覆效果相当的前提下,其熔覆层热应力也较小,因而可以有效地减小熔覆层的开裂趋势。     

基于Brook理论的激光熔覆过程中纳米Al_2O_3+13%TiO_2陶瓷颗粒生长研究

为了研究激光高能量密度下纳米颗粒的生长情况,从而为优化工艺参数提供参考,在Brook晶粒生长经典理论基础上,结合有限元软件Ansys数值模拟的激光熔覆温度场,计算了激光熔覆等离子体喷涂预置纳米Al2O3+13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层过程中纳米颗粒尺寸变化,并讨论了纳米颗粒初始尺寸及不同熔覆区域对其生长的影响。同时,对等离子体喷涂纳米涂层进行了激光熔覆试验。结果表明,纳米颗粒在激光熔覆试验中生长情况的总体趋势与理论计算结果基本一致,说明基于Brook理论的晶粒生长理论对了解纳米颗粒在激光熔覆过程中的生长有一定的理论指导意义。     

激光重熔对等离子喷涂热障涂层冲蚀行为影响

研究了等离子喷涂和激光重熔ZrO<,2>-7%Y<,2>O<,3>热障涂层的微观结构,同时考察了两种涂层的抗冲蚀性能,并探讨了其冲蚀破坏机理.试验发现,等离子喷涂热障陶瓷涂层呈典型的层状堆积特征;经过激光重熔处理后,涂层表面形成了沿热流方向生长的柱状品重熔区;相对于等离子喷涂试样,激光重熔涂层有较好的抗冲蚀性能;不管等...     

等离子喷涂中纳米团聚体粉末温度场数值模拟

在纳米粒子排布方式理想化假设及热物性参数换算基础上,对纳米团聚体Al2O3-13%TiO2粉末等离子喷涂过程中的温度场进行数值模拟,分析粉末直径、喷涂距离及喷嘴出口处等离子焰流温度对粉末熔化状态的影响,并通过试验研究粉末在喷涂过程中的熔化特性.结果表明,要想获得适当且比较均匀的熔化状态,粉末粒度大小范围不宜分布过宽,同...     

等离子喷涂纳米复合陶瓷涂层的组织结构及其形成机理

以Al2O3-13%TiO2(质量分数)团聚体复合陶瓷粉末为材料,采用等离子喷涂工艺在TiAl合金表面制备纳米结构陶瓷涂层.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析粉末和涂层形貌、微观结构及相组成,讨论涂层的微观组织形成机理.结果表明:纳米结构复合陶瓷涂层由部分熔化区以及与常规等离子喷涂类似的片层状完全熔化区组成;根据组织结构的不同,部分熔化区又分为液相烧结区(亚微米Al2O3粒子镶嵌在TiO2基质相的三维网状或骨骼状结构)和固相烧结区(经过一定程度长大但仍保持在纳米尺度的残留纳米粒子);等离子喷涂使部分α-Al2O3以及全部θ-Al2O3转变为亚稳态γ-Al2O3;纳米结构复合陶瓷涂层中的完全熔化区、液相烧结区及固相烧结区分别由等离子喷涂过程中纳米团聚体粉末中温度高于Al2O3熔点、介于TiO2熔点到Al2O3熔点之间以及低于TiO2熔点区域沉积获得,纳米结构涂层中不同部分熔化组织源于复合陶瓷粉末中Al2O3与TiO2之间的熔点差异.     

太阳能硅片电火花电解复合切割制绒机理研究

提出了一种基于复合工作液的以电火花电解复合加工技术对太阳能硅片进行切割及制绒一体化的新方法.试验表明高速走丝电火花线切割(WEDM-HS)对太阳能硅片切割具有效率高、厚度薄、切缝窄、表面可直接形成绒面结构,表面无明显微裂纹且切割表面不存在电极丝金属残余;在硅表面放电凹坑内由于高温电解复合作用会形成密集、壁面光滑且高深径比的微孔洞结构;绒面结构不受硅材料特别是多晶硅各向同性的影响,且获得的表面反射率略低于目前制绒方法的表面等特性.     

点阳极射流电沉积中的枝晶分形生长

利用建立的点阳极电沉积时枝晶分形生长模型,对圆形电解池点阳极电沉积二维枝晶簇的形貌进行了模拟.以点状金属镍为阳极,环状石墨为阴极,用自行设计的实验设备,采用射流电沉积的方法制备了二维的金属镍枝晶簇以验证模拟结果.结果表明:镍沉积层的形貌特征为具有分形结构的枝晶簇,这与模拟结果具有很好的相似性,表明该模型能够准确地表述圆形电解池点阳极电沉积时枝晶的生长过程,从而对枝晶分形生长的实验研究具有很好的指导意义.