金属化光纤光栅高温失效及其光谱特性

光纤光栅(FBG)作为温度传感器在智能结构领域得到广泛关注,然而将其埋入金属基体的方法大多是焊接方法。由于焊接过程经历高温,对FBG传感特性将产生一定不良影响。为提高FBG在高温工况下的应用,采用化学镀结合电镀的方法,对FBG进行了镀铜、镀镍金属化试验。采用高温加热炉对金属化FBG进行了短时间高温失效试验,分析了300~900℃区间内金属化FBG的温度灵敏度、光谱特性以及功率衰减规律。结果表明:在300~800℃温度区间,镀铜、镀镍的FBG以及裸光栅的平均温度灵敏度分别为15.35 pm/℃、16.34 pm/℃、16.1 pm/℃;金属化FBG的失效温度约为900℃,与裸光栅相比提高了约100℃;获得了金属化FBG失效过程的光谱及反射峰功率衰减情况。     

柔性ITO薄膜表面无敏化法选择性化学镀镍研究

通过化学镀镍对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基体表面氧化铟锡(ITO)薄膜进行金属化处理从而提高其导电性能。该化学镀镍工艺不同于传统工艺,无需敏化,直接经过活化还原后实现在柔性ITO薄膜表面选择性化学镀镍。采用扫描电子显微镜(SEM)、结合力测试和导电性测试对镀层形貌和性能进行表征。结果表明,ITO表面镀镍层均匀致密、附着力好,PET基体无镍层覆盖,具有高度的选择性,且极大提高了柔性ITO薄膜的导电性和疏水性能。     

AlN陶瓷表面化学镀镍工艺

采用化学镀镍的方法对AlN陶瓷进行金属化。研究了陶瓷表面粗化工艺、化学镀溶液成分等对镀层的影响,得到了最佳工艺：采用500 g.L-1的NaOH溶液对AlN陶瓷进行30 min腐蚀粗化,可得到理想的粗化表面;采用的十二烷基硫酸钠作为镀液表面活性剂,浓度为100 mg.L-1,可减少镀层中的氢含量,使得镀层更加致密。将金属化后的AlN陶瓷与SiCp/Al复合材料焊接,剪切强度可达到110 MPa。     

AIN陶瓷表面化学镀镍工艺

采用化学镀镍的方法对AIN陶瓷进行金属化.研究了陶瓷表面粗化工艺、化学镀溶液成分等对镀层的影响,得到了最佳工艺:采用500 g·L<'-1>的NaOH溶液对AIN陶瓷进行30 min腐蚀粗化,可得到理想的粗化表面;采用的十二烷基硫酸钠作为镀液表面活性剂,浓度为100 mg·L<'-1>,可减少镀层中的氢含量,使得镀层更加致密.将金属化后的AIN陶瓷与SiCp/Al复合材料焊接,剪切强度可达到110 MPa.     

化学镀Ni-Zn-P FBG及其温度传感特性

通过化学镀和电镀的方法使光纤布拉格光栅金属化,可对光纤光栅进行保护、增敏,使其具有可焊性,进而可通过焊接嵌入金属或封装在表面监测工作状态。采用化学镀Ni-Zn-P方法对光纤布拉格光栅进行了金属化,通过体视显微镜和金相显微镜观察Ni-Zn-P镀层;对化学镀后的光纤光栅进行了30~70℃温度传感试验,分析了传感特性。结果表明:化学镀后的光纤与镀层结合良好,具有导电性可以进一步电镀;化学镀光栅与裸光栅相比温度传感灵敏度提升1.1倍,存在迟滞误差,随静置时间的推移灵敏度不变,迟滞误差减小。残余应力是产生迟滞误差的主要原因,分析讨论了残余应力的来源和残余应力对金属化光栅中心波长的影响。     

碳纤维复合材料的等离子粗化工艺研究

表面粗化程度是决定碳纤维复合材料金属化镀层结合力好坏的关键。文中对碳纤维复合材料表面开展了机械粗化、化学粗化和等离子粗化试验,对处理后的外观、水膜破裂时间及温度循环试验结果进行比较,找到最适合碳纤维复合材料的粗化工艺。在等离子粗化试验中,对等离子处理的放电电流、处理时间进行对比,最终得到等离子处理碳纤维复合材料表面的最佳工艺参数。     

铝基板表面氧化铝层分子自组装活化法镀铜

采用分子自组装活化法在铝基板表面氧化铝上实施化学镀铜,镀层有很好的剥离强度,通过SEM、EDS和离子色谱对其进行了表征。研究了硅烷化时间与基体表面硅烷修饰量的关系,浸钯时间对基体表面钯含量的影响,硅烷化时间对镀层剥离强度的影响。通过正交试验得到最佳工艺条件:硅烷化处理用3-氨基丙基三乙氧基硅烷,质量分数为0.4%,硅烷化时间12h、温度50℃、浸钯溶液活化时间30min、30℃;得到的镀铜层剥离强度为1.00。     

烧结镍工艺的应用研究

二次金属化工艺现多采用电镀镍工艺技术,镍层在金属化层中所起的作用：优化焊料对金属化层的润湿,保护金属化层免于焊料的侵蚀,增强焊接强度和真空气密性。本文以生产实践为基础探讨获得镍层的工艺技术之异同及实用效果之比对。     

激光焊接封装的光纤光栅智能悬臂梁

针对光纤光栅在封装过程中容易遭受高温和热应力等破坏,采用激光焊接技术将镀镍金属化后的光纤光栅封装在316不锈钢表面。为了解决光纤光栅温度与应变的交叉敏感问题,基于参考光栅法的温度补偿原理制成了一种智能悬臂梁,实现了对温度和应变的同时测量。试验表明:光纤光栅两侧与不锈钢结合良好,激光焊接过程中光纤表面镀层未被损坏;焊接封装的光栅在23～47 ℃温度范围内进行了温度传感分析,温度灵敏度为22.15 pm/℃,较裸光栅提高了1.34倍。在恒定室温环境下和变温环境下,对焊接封装的光栅进行了应变传感试验,光纤光栅中心波长与应变成均线性变化关系,应变灵敏度分别为-2.24 pm/g和-2.27 pm/g。该智能悬臂梁有较高的测量精度,可用于工业生产中对温度和应变的实时监测。     

低碳钢薄板TIG焊热影响区温度光纤光栅测量

为了对焊接热影响区温度和应变的实时测量及控制,以光纤光栅作为传感器对低碳钢薄板的TIG焊热影响区进行了温度场网络测量.采用金属化保护的方法对裸光栅进行了保护和温度增敏;测量并标定了金属化光纤光栅的温度特性;采用光纤光栅和传统的热电偶进行了单点测温,并进行了对比分析;对经历了焊接热影响区高温的光纤光栅进行了温度特性分析.进行了多点温度的网络测量;分析了光纤光栅测量焊接温度和变形存在的问题;提出并设计了一种基于光纤Bragg光栅的焊接应变、温度同时测量的方法和多点测量系统.