Ni-ZrO_2纳米复合电铸层耐磨性研究

利用SEM分析了纯镍铸层,以及用直流和脉冲工艺所制备N i-ZrO2纳米复合电铸层的表面形貌,研究了直流条件下镀液中纳米颗粒悬浮量对纳米复合电铸层在干摩擦状态下耐磨性的影响,并对纳米复合电铸层磨损表面的形貌和磨损机理进行了探讨。结果表明:纳米复合电铸层的表面形貌不同于纯镍铸层;由于纳米颗粒的强化作用,使纳米复合电铸层表现出优良的耐磨性,并且磨损机理发生了变化;纳米复合电铸层的耐磨性取决于其中纳米颗粒的复合量。     

柔性摩擦辅助电铸新技术的研究

提出了一种新的柔性摩擦辅助电铸技术。在电铸过程中,通过柔性毛刷对阴极表面的摩擦来提高电铸层质量。对所制得电铸层的表面形貌、组织结构和显微硬度等性能进行了分析与测试。结果表明:柔性毛刷对阴极表面的摩擦能驱除阴极表面吸附的气泡,消除结瘤,提高电铸层质量;通过SEM观察发现,电铸层的晶粒比传统电铸工艺得到的电铸层晶粒细小;XRD检测表明电铸层各晶面的衍射强度减小;显微硬度由180HV增至400HV左右。     

磨擦辅助对电铸镍组织结构的影响

在电铸镍的过程中,由于电沉积机理的复杂性,电铸层的组织结构受多重工艺参数的影响,且还需解决镍电铸层存在针孔和结瘤等缺陷的问题。采用磨擦辅助电铸技术进行电铸镍,可以有效抑制电铸层缺陷的产生,在设计的试验装置上,制备了不同微观组织结构的镍电铸层。研究了磨擦强弱对镍电铸层的表面形貌、织构等微观结构的影响。结果表明:在磨擦辅助电铸镍过程中,随着阴极表面线速度的提高,游离微珠对电铸层的整平作用和晶粒细化作用相应增强。旋转阴极在不同的线速度条件下,可以制备出大范围不同微观结构的镍电铸层,其晶粒尺寸在(100~600)nm之间。随着阴极速度的提高,镍电铸层各晶面的相对生长速率差别变小。     

基于稀土LaCl3的精密电铸工艺研究

以稀土LaCl3作为添加剂,通过极化曲线、微分电容测定,探讨了稀土LaCl3对电铸镍铸液性能的影响及其在电极表面的作用机理,并采用SEM、XRD等现代分析手段对镍电铸层微观结构进行测试。试验结果表明：LaCl3能够在阴极表面发生特性吸附,增大阴极极化,细化精密电铸层晶粒,提高精密电铸的沉积速度,电铸层的显微硬度得到显著提高。     

镍-氧化镧纳米颗粒复合电铸的研究

采用复合电铸工艺制取了含La2 O3 纳米颗粒的镍基复合电铸层 ,研究了La2 O3 纳米颗粒共沉积量对复合电铸层微观组织及显微硬度的影响。结果表明 ,随着La2 O3 纳米颗粒共沉积量的增大 ,复合电铸层表面更加平整、组织也更加细致均匀 ,基质金属镍的晶粒得到进一步细化 ,因而复合电铸层的显微硬度也随之升高。     

氧化石墨烯质量浓度对超临界镍基石墨烯复合电铸层性能的影响

分别在超临界条件和普通条件下制备了镍基石墨烯复合电铸层,研究了两种制备条件和氧化石墨烯(GO)质量浓度对复合电铸层显微组织、表面形貌、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:与普通条件下的相比,超临界条件下复合电铸层的显微组织致密,表面粗糙度低,镍(111)和(220)晶面择优度降低而(220)晶面择优度增大,硬度和耐磨性提高;在超临界条件下,随着GO质量浓度的增加,复合电铸层的显微硬度、耐磨性及石墨烯纳米薄片嵌入量均呈现出先升后降的变化趋势,当GO质量浓度为0.20g·L~(-1)时,复合电铸层中的石墨烯含量最多,显微硬度最大,为768HV,耐磨性最好。     

镍锰合金的纳米晶电铸

电铸镍锰合金因其特殊的性能而具有重要的应用前景。分析了电沉积纳米晶材料的原理 ,在此基础上采用高速冲液、直流和高频脉冲电流以及电解液中加入添加剂等方法进行了镍锰合金的电铸试验 ,并对电铸层的锰含量、表面形貌和晶粒尺寸进行了测试。试验结果实现了镍锰合金的纳米晶电铸。讨论了锰含量、电流密度和添加剂等因素对电铸层晶粒尺寸和表面形貌的影响。     

基于纳米氧化镧的精密电铸工艺试验研究

采用纳米稀土La2O3为添加剂，研究其对电铸镍溶液特性、铸层微观结构及其性能的影响。通过对沉积过程中阴极极化曲线的测定，探讨了纳米La2O3在电极表面的作用机理，并采用SEM、XRD等现代分析手段对电铸层微观结构进行了测试和分析。试验结果表明：纳米La2O3能够在阴极表面发生特性吸附，增大阴极极化，细化精密电铸层晶粒，提高铸层的均匀性；晶粒生长在（220）晶面方向上存在明显的择优取向；获得的电铸层显微硬度比普通电铸层有显著提高。     

Ni-ZrO2纳米复合电铸层表面形貌、组织结构及性能研究

通过复合电铸工艺制备Ni-ZrO2纳米复合电铸层,探讨了镀液中纳米ZrO2颗粒悬浮量和电流密度对Ni-ZrO2纳米复合电铸层表面形貌的影响,用SEM、TEM和显微硬度仪对纳米复合电铸层的表面形貌、组织结构和显微硬度进行了分析。结果表明,镀液中纳米ZrO2颗粒悬浮量和电流密度对纳米复合电铸层表面形貌有较大程度的影响。纳米ZrO2颗粒细化了复合电铸层中基质金属的晶粒,使复合电铸层的表面光滑平整,组织均匀、致密,显微硬度大幅度提高。     

喷管的镍锰合金电铸及其开裂问题的研究

设计了特殊的电铸装置,开展了喷管形薄壁回转体零件的镍锰合金电铸试验。试验中发现电铸层发生开裂现象,通过分析与成分测试找出了电铸层开裂的原因是阳极镍块中的杂质锌进入电铸层而造成的。向电解液中加入除杂质剂后,解决了电铸层的开裂问题,可稳定地得到完好的电铸件。     

谐波齿轮传动柔轮的应力和疲劳强度分析

柔轮的工作应力和寿命决定了整个谐波减速机的传动性能,对柔轮的应力和疲劳强度的研究,有利于提高谐波传动精度和柔轮使用寿命.从理论的角度计算了某型号谐波齿轮减速机的杯型柔轮空载下的应力峰值和负载时柔轮的疲劳安全系数,利用Inventor建模和ANSYS Worbench仿真软件验证了计算结果的可靠性,得到了柔轮最大等效应力...     

车轮多边形对高速列车车轴疲劳强度影响研究

车轮多边形是铁道车辆一种常见的非圆化病害,对轮对振动和车辆运行安全有明显的影响。在建立刚柔耦合拖车和动车车辆系统动力学模型基础上,将车轮多边形简化为简谐波并将其考虑为车轮轮径的变化,研究20阶车轮多边形对拖车和动车车轴疲劳强度的影响。结果表明,等效应力幅比值与速度呈非线性关系,且拖车和动车峰值出现位置有所不同,拖车峰值位置出现在速度为225 km/h,对应多边形激励频率432.7 Hz;动车不同截面分别在300 km/h、375 km/h时存在峰值,对应多边形激励频率分别为576.5Hz、721.2Hz。在各峰值位置处,多边形幅值的变化对拖车和动车部分截面的等效应力幅比值均有显著影响。拖车和动车车轴等效应力最大值均位于C截面,并且随着车轮多边形幅值的增加,其等效应力显著增大,超过车轴疲劳强度限值,降低车轴使用寿命。研究结果有助于改善20阶车轮多边形对高速列车车轴疲劳强度及弹性振动的影响。     

涡轮叶片冷却孔电火花加工管电极的铜电铸层制备及其抗电蚀性

以降低高温镍基合金涡轮叶片冷却孔电火花加工电极损耗率为目标,基于精密电铸工艺,优化了铸液工艺参数,在添加纳米La₂O₃条件下制备了铜管电极的铜电铸层,并将其与未添加La₂O₃所制备的铜电铸层进行了材料性能对比分析。以Inconel 718镍基合金叶片冷却孔为加工对象,利用所制备的带有纯铜电铸层的管电极进行了抗电蚀性能对比研究。试验结果表明：铸液中La₂O₃的添加量为1.2g/L时,铜电铸层晶粒最细,晶粒平均直径为15.9μm,表面粗糙度降至0.140μm,显微硬度可达98.2HV;用其制成的铜管电极损耗率较普通紫铜管电极和未添加纳米La₂O₃的铜管电极损耗率分别降低了13.29%和7.26%。     

超声-脉冲电铸工艺参数对镍铸层晶粒尺寸的影响

采用超声-脉冲电铸工艺在覆铜板表面的微区域内制备了镍铸层,用扫描电镜观察镍铸层的表面形貌,并采用Image Tool软件测量了镍铸层的平均晶粒尺寸,研究了超声波功率及方向、脉冲平均电流密度、脉冲占空比等对镍铸层晶粒尺寸的影响。结果表明:其他条件相同时,双向(y向和z向)超声波制备镍铸层的晶粒尺寸小于相同功率单向(y向或z向)超声制备的;随着超声波功率、脉冲平均电流密度的增大,镍铸层的晶粒尺寸先减小后增大;当脉冲占空比由10%增大到30%时,晶粒尺寸由0.97μm增大到3.32μm。     

摩托车镁合金轮毂结构优化技术研究

优化摩托车镁合金轮毂不合理的辐板结构,即调节幅板倾角、增加幅板与轮圈的过渡圆角半径,对结构优化前后的镁合金轮毂在相同工况下进行有限元服役应力分析对比。结果表明,结构优化后应力集中主要出现在幅板与轮圈的连接部位,最大应力值从27.1MPa降低到23.1MPa,降幅14.8%,应力集中程度降低较大,应力分布变得缓和,可靠性得到提高。试生产的再设计镁合金轮毂通过了有关权威部门性能检测。结论为轮毂的结构再设计提供了力学依据。     

谐波摩擦传动单级最小传动比研究

基于滚轮式波发生器的双波传动模型,分析谐波摩擦传动中柔轮的受力情况,由柔轮疲劳强度校核公式,推导出谐波摩擦传动单级最小传动比的公式,并分析影响单级最小传动比的诸多因素。     

高速列车车轮型面多目标优化研究

对于动车组车轮磨耗引起的动力学性能降低问题,车轮型面优化是一个很好的解决方案。采用旋转压缩微调法（Rotary-scaling fine-tuning method,RSFT）进行型面生成;建立某型动车组车辆动力学模型,采用该模型计算相应的优化目标和约束条件;利用径向基神经网络-粒子群（Radial-based neural network-particle swarm optimization,RBF-PSO）算法优化出最优廓形。通过对比优化前后车轮型面的动力学性能和磨耗性能,可以发现：优化后车轮型面临界速度为424.6 km/h,增大10.2%;横向平稳性和垂向平稳性指标整体减小,同时提高了曲线通过时的安全性指标,脱轨系数、倾覆系数和轮轴横向力都进一步减小。优化后车轮型面接触点分布相对更加均匀,等效锥度减小。同时优化后车轮型面有效减小车轮磨耗深度,并减小了轮缘根部磨耗,车轮最大磨耗深度减小9.8%。     

Study on stress states of a wheelset axle due to a defective wheel

High magnitude impact loads caused by a defective wheel may excite various vibration modes of the wheelset, and contribute to adversely increases in the stress states of wheelset axle in high-speed conditions. In this study, the wheelset is treated as a flexible body using the finite element method, then integrated to a multi-body dynamic model of a high-speed train coupled with a flexible track slab model. Through this model the effects of wheel defects considering wheel flats and wheel polygonalizations on the stress states of wheelset axle are evaluated in terms of bending stresses of the wheelset axle. The damage tolerances of the wheelset axle are subsequently predicted using the NASGRO algorithm. The results suggest that the impact forces caused by wheel flats and wheel polygonalizations at the wheel-rail interfaces can result in the resonance vibrations of a wheelset and give rise to severe variations in dynamic stresses of the wheelset axle. The wheel defects-induced stress load cycles considerably contribute to the propagations of the initial crack in the wheelset axle, especially for the wheel polygonalization.     

煤矿救援机器人可折展水弹轮式结构分析与优化

设计了一种适用于煤矿井下救援机器人的水弹轮式结构,以提高救援机器人在复杂条件下的工作可靠性和非结构化环境下的适应性。提出以平行四边形为基本单元的水弹轮式结构径向运动学建模方法,研究不同基本单元水弹轮式结构的承载特性。基于连续介质损伤力学理论对轴向压缩载荷下平行四边形水弹轮式结构的疲劳寿命进行预测,以折展比为约束条件,以极限承载力、疲劳寿命作为评价函数对关键设计参数进行多目标优化。研究结果表明,在质量相同情况下平行四边形水弹轮式结构具有较好的极限承载力,优化后平行四边形水弹轮折展比、极限承载力、裂纹萌生疲劳寿命分别提高15.8％、40.7％、55.4％,水弹轮式结构的工作可靠性得到提高,实际疲劳寿命破坏区域与理论计算结果一致,试验结果验证了分析过程的准确性和优化方法的有效性。