飞秒激光与电沉积复合工艺制备不锈钢超疏水表面及减阻性能EI北大核心CSCD

在远程管道运输过程中,固液间摩擦阻力是一个不容忽视的问题,类鲨鱼结构减阻效率低且制备困难。基于荷叶表面仿生思想,构筑微结构制备超疏水表面,减小摩擦阻力。采用飞秒激光刻蚀与电沉积复合工艺,在不锈钢表面构筑框-锥多级结构,经自组装氟硅烷制备超疏水表面,讨论复合工艺参数对微结构形貌及润湿性能的影响,探究框-锥多级结构超疏水表面减阻。结果表明,利用飞秒激光可获得周期性分布的框结构,随着激光功率的增加,微米框结构内部形成不规则沟壑金属堆积物,且关光延时的增长会产生单侧分布微孔结构,损伤基体整体强度;通过电沉积工艺制备亚微米尖锥结构镍镀层,随着电流密度的增加,镀层微结构形态发生变化,形成亚微米尖锥石结构,表面由疏水转变为超疏水。与激光刻蚀10次自组装氟硅烷涂层试样相比,激光刻蚀与电沉积复合工艺自组装氟硅烷涂层的试样表面接触角由138.6°提高到156.7°,对水和30wt.%甘油的减阻率分别由8.17%、14.38%提高到27.74%、23.69%。将激光刻蚀与电沉积相结合,构筑微纳结构经自组装制备超疏水表面,可为降低管道输运中固液间摩擦阻力提供新的技术途径。     

激光功率对激光重熔金属陶瓷涂层温度场的影响

为了确定不同功率对激光重熔金属陶瓷涂层温度场的影响,针对超音速等离子喷涂工艺制备的Fe40+Ni60+35WC金属陶瓷涂层,建立了三维瞬态温度场模型,分析激光重熔过程温度场加热冷却的规律,然后通过实验确定了激光重熔金属陶瓷涂层的温度场。结果表明:光斑中心的温度最高。在同一时刻,随着激光功率的增加,光斑中心的最高温度也线性增加;在同一节点,激光功率与峰值温度成正比;不同时刻下的温度场,光斑中心前侧温度梯度大于后侧温度梯度。在此重熔涂层工艺系统中,当激光功率为2.5 kW,扫描速度为800 mm/min,光斑直径为6 mm时,可得到与基体冶金结合较好的高质量涂层。     

表面织构化喷涂涂层摩擦学性能的模糊综合评判

运用等离子喷涂技术制备涂层,在涂层上采用激光表面微造型技术制备各种不同形貌的表面织构。对涂层进行不同温度、不同表面织构、不同润滑剂含量下摩擦磨损性能试验,然后运用模糊综合评判法建立涂层评价指标集,并采用三角模糊数矩阵确定各个指标权重,建立涂层性能模糊评价模型,对等离子喷涂涂层各个影响因素进行综合评判。结果表明：该方法获得的最佳涂层与基于BP神经网络得到的结果一致,它为评定涂层优异性能提供一种直观的量化方案。     

能量输出幅度对电火花沉积 Ni201 修复层界面行为的影响

目的获得电火花沉积质量较好的Ni201修复层。方法运用电火花沉积技术,采用DHD-6000型电火花沉积设备在Q235钢表面制备Ni201修复改性层,利用电子扫描显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等检测方法,研究修复层与基体结合界面的微观结构、元素分布、相组成以及修复层表面残余应力。结果 Ni201修复层组织均匀致密,基体与修复层之间发生元素扩散;修复层结合界面处主要由Fe10.8Ni、γ(Fe,Ni)固溶体、Co Fe15.7及Fe相组成;Ni201修复层表面残余应力随能量输出幅度的增加而增大,在40%与45%能量输出条件下,残余应力分别为-38.1,-81.6 MPa,残余应力较小。结论 Q235钢基体与Ni201修复层元素相互扩散,基体与修复层之间形成了冶金结合,Ni201修复层为冶金结合层。再制造修复设备工艺参数选择是决定修复层质量的关键因素,能量输出幅度为40%的修复层质量优于能量输出幅度为45%。     

基于不同优化算法的 HT250 基体再制造工艺参数优化

目的探讨不同优化算法下HT250基体再制造工艺参数的优化效果。方法利用Taguchi试验设计方法设计4因子3水平共18组试验,通过亚激光瞬间熔技术修复HT250基体的表面缺陷,利用响应曲面法(RSM)和BP神经网络-模拟退火算法(BPNN/SAA)对其修复过程的工艺参数进行优化,分析输入功率P,单次修复时间t,速度v和保护气体流量G等4个因素对修复后试样抗拉强度的影响,并对不同优化算法的优化效果、准确性和稳定性进行探讨。结果 HT250基体修复过程中最优工艺参数为:输入功率2960 W,持续时间0.62 s,速度6 mm/s,气体流量3 L/min。在此参数下所获取的修复试样最大抗拉强度为230.52 MPa。结论抗拉强度受输入功率P和单次修复时间t影响显著,对其他元素呈弱依赖性。BP神经网络-模拟退火算法较响应曲面法更适合对亚激光瞬间熔的工艺参数进行优化。     

热障涂层TGO界面应力分布及裂纹扩展行为的研究进展

热障涂层以其优异的抗氧化? 隔热? 耐腐蚀性而广泛应用于热端部件表面.在超过1000℃高温的服役环境下,外界的氧元素通过陶瓷层扩散到粘接层界面,与其中的金属元素发生氧化反应生成一层热生长高温氧化物(TGO)? 随着服役时间的增加,TGO不断生长,TGO界面产生较大的热应力,导致裂纹的萌生与扩展,使得涂层大面积剥落,因此TGO氧化失效的研究既是难点也是热点问题.总结了研究TGO界面建立的主要几种模型,例如同心圆界面模型? 曲线弦界面模型和真实界面模型,其中曲线几何结构通常只需要振幅和波长即可很好地描述界面,因此大多数模型建立采用了曲线模型.在此基础上,重点综述了界面形貌、界面粗糙度和TGO厚度对应力分布的影响,以及从应变能释放率和裂纹路径两个角度探讨了界面损伤行为.上述研究很好地阐明了TGO生长过程,但是仅考虑了形态特征对应力分布的影响,接下来的研究应考虑真实TGO界面并完善模拟的准确性,同时发展有限元技术实现在实际条件下裂纹扩展路径和使用寿命的预测.     

发动机气阀高温蠕变—疲劳失效试验研究

就温度对气阀耐磨性进行了试验研究，特别是对气阀在高温下的蠕变－疲劳破坏机制进行了探讨，分析表明：气阀的破坏过程是蠕变－疲劳交互作用的结果，且随着气阀工作温度的升高，蠕变对气阀破坏的影响越大。图５，表１，参５。     

纳米SiC含量对Fe/WC金属陶瓷涂层组织及性能的影响

在等离子喷涂Fe基WC涂层的表面预置不同厚度的纳米SiC粉末,通过激光重熔工艺制备出不同纳米SiC含量的涂层。利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对重熔层的金相组织、微观形貌、相成分进行分析;利用显微硬度仪测试重熔层的表面和截面显微硬度;利用MMG-10型摩擦磨损试验机检测重熔层的耐磨性能。结果表明:随着纳米SiC含量的提高,重熔层的晶粒细化程度提高,孔隙的尺寸和数量降低,重熔层中CrSi_2、Cr_7C_3等硬质中间相增加,并且生成的新相(Fe_2Si、CrSi)也随之增多;涂层的显微硬度和耐磨性能也随着纳米SiC的增多而提高。     

管带机传动滚筒的静力分析及结构改进

首先采用三维CAD软件Pro/E创建圆管带式输送机传动滚筒模型,然后将模型导入有限元分析软件ANSYS中对其进行静力分析,得到传动滚筒的受力和变形情况。根据有限元分析计算结果,分别通过减小滚筒筒皮厚度与在滚筒内增设加强环结构,对滚筒的结构尺寸进行了优化,经反复建模验算后,最终得到较满意的优化设计结果,为滚筒的设计提供一个理论基础。     

矿山机械液压系统的摩擦磨损分析

对矿山机械液压系统的摩擦磨损进行了分析和探讨。分析表明:矿山机械工作环境恶劣,液压元件的磨损主要是油液污染造成的[1],其元件磨损失效形式通常有4种:磨粒磨损、疲劳磨损、粘着磨损和腐蚀及侵蚀磨损。