球面滑履精密冷挤压大升角旋转脱模方法研究与实践

球面滑履在冷挤成形后,由于球面和柱面回弹对模芯产生很大抱合力,加之凹模壁面摩擦阻力,导致脱模时滑履顶出端口发生变形,影响零件成形精度。考虑采用模芯和滑履相对旋转后顶出方式来消除模芯和滑履内表面微观机械咬合力进行脱模,从而达到减小脱模阻力目的,文章对大升角旋转顶出的脱模方法原理进行分析,并根据球面对称性特点,利用数值拟合方法获得回弹变形方程,然后利用回弹变形方程和与之变化相适合球面积分计算重要参数旋转脱模升角,从而实现通过大升角螺旋传动把顶杆直线运动转化模芯旋转运动,达到旋转脱模的效果,通过工艺实验证明,旋转顶出的脱模方式具有脱模阻力小,脱模精度高的优点。     

Mg/B化学计量比对MgB2超导电性和磁通钉扎性能的影响

采用固相反应法制备一系列的MgxB2（x=0.90,0.95,1.0,1.05,1.10）超导块材,并详细研究不同Mg/B化学计量比对MgB₂超导性能的影响。采用X射线衍射（XRD）仪,扫描电镜（SEM）和超导量子干涉（MPMS）仪分别对样品的物相、微观结构和超导性能进行表征。结果表明:名义组分为Mg_0.95B₂的样品临界电流密度Jc性能最好。由于Mg的不足,抑制了晶粒生长,同时也使得MgB₂内部Mg缺位、△Tc、FWHM、H_c2和H_irr明显增加,显著改善MgB₂的磁通钉扎性能。     

相场方法研究硬质颗粒钉扎的两相晶粒长大过程

采用相场方法模拟第三相颗粒钉扎的两相耦合的晶粒长大过程,系统地研究了第三相颗粒体积分数和尺寸大小对两相晶粒长大过程的影响.模拟结果表明,第三相颗粒体积分数越大,对晶界的钉扎作用越强,且极限晶粒尺寸越小.单个第三相颗粒尺寸越大,对晶界钉扎作用越强.但当体积分数一定时第三相颗粒尺寸越小时,颗粒数目会越多,此时总的钉扎效果会越好,晶粒极限尺寸也越小.若晶粒长大系统同时引入两种不同大小的第三相钉扎颗粒,且两种颗粒所占比例相同时,钉扎效果最好.相场方法模拟所得到的二相多晶材料晶粒组织演化规律和晶粒生长指数、晶粒形态、生长动力学和拓扑结构特征与已有实验和理论结果相符合.     

基于球面转子的悬浮流场数值模拟与实验研究

提出一种液质悬浮多自由度球形电机模拟转子运动的装置。通过采用"旋转机械,湍流κ-ε"物理场并在有限元软件进行计算分析,包括转子内部的湍流场。主要计算不同深度和不同转速时流体速度、给转子球面的压力、自由液面在此过程中发生的形变、功率等变量。同时,搭建实验平台对动态转子在液体中运动的过程进行模拟,通过设置不同转速计算转子的功率。最后对比数值模拟结果与试验研究结果的差异并进行分析,证明了数值模拟的准确性。结果表明:流体速度分布情况随着球面转子浸入深度而变化,而转速的变化影响流场内点的速度变化;不同深度的球面转子顶端受到的压力大于底端,转速越大,压力也越大;不同深度和不同转速下,自由液面发生明显的形变。以上研究成果为进一步研究分析液质悬浮多自由度永磁球面电机定转子间流体的流动提供参考。     

斜锥表面液滴的定向流动特性

目的 研究液滴在斜锥表面的定向流动特性,揭示液滴在斜锥表面的定向输运机理。方法 以斜锥表面液滴运动行为为研究对象,通过数值模拟技术提取液滴动力学参数,探讨不同斜锥结构参数对液滴自输运行为的影响。结果 液体内部速度的不均匀分布导致液滴内部产生速度涡旋,在泰勒毛细升力的作用下,斜锥间隙产生了涡量较大的速度主涡旋,液滴内部产生了涡量较小的速度次涡旋。在液滴定向输运过程中,2种涡旋的旋转方向与液滴的输运方向保持一致。液滴自输运过程伴随着表面能、动能的相互转化。在铺展收缩阶段,液滴的形变量较大,固–液接触面积和液滴的表面能先增大再减小,液滴运动速度却先减小再增大。在稳定输运阶段,液滴的表面能和速度基本保持不变。泰勒毛细升力和斜锥间隙中的不平衡毛细力驱使液体不断填充斜锥间隙。液滴在斜锥表面受到不平衡的钉扎阻力,使得液滴左侧更易脱钉,保证整个液滴向右无损输运。结论 可为揭示液滴在斜锥表面的流动特性和自输运机理提供理论支持,指导研制以斜锥结构为仿生原型的机械功能表面。     

几种薄膜材料与血液的界面张力比较

利用不同方法制备了Ti、ZrN、TiO2、DLC、MPC、TiN以及CNX7种薄膜.利用静滴接触角/界面张力测量仪测量了这7种薄膜与丙三醇、甲酰胺、溴代萘三种液体的固液接触角;根据测得的接触角计算了薄膜的表面自由能,并进一步比较了它们与血液的界面张力.结果表明:MPC和CN0.10薄膜具有较低的固体表面自由能,Ti、ZrN和TiO2薄膜与血液组分界面张力值相对较低.CN0.10薄膜对于纤维蛋白原的吸附较少,与血液组分交互反应也较弱,是潜在的抗凝血材料.     

基于微铣削的微结构尺寸与形状对PMMA表面疏水性的影响

目的 研究不同微结构尺寸参数和阵列形状对PMMA表面疏水性的影响.方法 使用精密微铣削方式,在光滑PMMA表面加工微沟槽、方柱、圆形及椭圆形阵列,并将测量的水滴的接触角和形状作为表面疏水性的表征指标.结果当微沟槽阵列的微槽宽度B、凸台宽度C及微槽深度H分别在84.86～208.77μm、36.22～133.94μm、6...     

液滴在仿"鸡皮疙瘩"表面的摩擦力动态调控

目的 利用机械拉伸和松弛在仿"鸡皮疙瘩"表面实现不同粗糙度的动态调控,并且利用毛细管投影传感技术(MPCP)定量表征液滴在仿"鸡皮疙瘩"表面的摩擦力,揭示液滴在固体表面的详细运动特征.方法 模仿人体鸡皮疙瘩现象,制备了混有聚苯乙烯(PS)小球的聚二甲基硅氧烷(PDMS)仿生表面,利用机械拉伸和松弛,动态调控表面微结构,实现了对表面微观结构不同粗糙度的可逆调控.同时,利用毛细管投影传感技术,定量表征了液滴在平面和条纹结构表面的摩擦力,详细讨论了两种表面在不同拉伸状态下的拉伸量与拉伸方向、液滴体积和移动速度对液固界面摩擦力的影响规律.结果 随着样品延伸率的增大,PDMS表面突出的PS小球数量更多、高度更大,使表面粗糙度增大,从而减小了摩擦力.但在拉伸方向(DS)和垂直方向(DV)的摩擦力大小不同,表现出各向异性.随着液滴尺寸增大,DS和DV两个方向的摩擦力也增大.在测试范围内,液滴的移动速度对液固界面摩擦力的影响可以忽略不计.结论 利用PS小球/PDMS混合物制备的模仿人体"鸡皮疙瘩"现象的仿生表面,由于模量差异,在外力拉伸下,PS小球突出表面,导致表面粗糙度增大,模仿了人体的"鸡皮疙瘩"应激反应.移除拉力,"鸡皮疙瘩"消失,实现了表面粗糙度的可逆调控.用毛细管投影传感技术定量表征固体表面的摩擦力,揭示了滚动角测试所无法揭示的液固界面作用规律.     

MgB2/Cu MgB2/Fe/Cu单芯线的结构以及晶粒连接和钉扎特性

MgB2超导体是近年来材料界关注的焦点,长期从事超导材料研究的刘春芳教授就近期国内外MgB2的研究和开发进展状况做了以下重点报道。     

基于MATLAB分析不同形貌对金属表面润湿性能的影响

目的 研究不同形貌的微结构表面对金属表面润湿性能的影响。方法 首先在金属材料表面建立一级与二级微结构模型,然后整理得出不同微结构模型评定参数的公式,最后利用Matlab对不同形貌表面相关公式进行模拟计算,绘制得到不同形貌表面润湿特性三维曲线。结果 一级微结构中,球形微结构模型表面表观接触角θ皆为定值,即完全润湿θc=74.443°,不完全润湿θw=131.720°。其余微结构模型利用Matlab模拟计算,均可以得到光滑的三维曲线,其中在铜基表面设计制备三维方柱阵列微结构,可获得超疏水特性。二级微结构中,比较完全润湿状态,不完全润湿状态粗糙因子f远小于Υ。在不完全润湿状态中,粗糙因子f趋近于0,与完全润湿状态模拟的表观接触角结果相比,不完全润湿状态下,采用三维阵列微结构研究金属表面微结构对表观接触角的影响最为合适。结论 模拟条件相同的情况下,改变金属表面微观形貌会引起润湿性能的改变。金属表面润湿性能与表面微细结构以及微结构参数均存在映射关系,但是表面微结构的维度并非越高越好,一级微结构同样也可以得到所需疏水性能。在外在影响因素相同的条件下,若要研究分析金属表面微结构参数的改变对表观接触角的影响,采用三维阵列微结构最为合适。     

Assessment and Prediction of Thermodynamic Functions of Compounds in Sialon System

According to the quasi-paraboloid rule, a computer program was developed and the Gibbs free energy functions of some compounds in Sialon system were assessed and predicted. It makes the theoretical design of the Sialon materials possible.     

Assesment and Prediction of Thermodynamic Functions of Compounds in Sialon System

１ＱｕａｓｉｐａｒａｂｏｌｏｉｄＲｕｌｅＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｔｈａｔｔｈｅｍｏｌａｒＧｉｂｂｓｆｒｅｅｅｎｅｒｇｙｆｕｎｃｔｉｏｎｉｓｔｏｗａｒｄｓａｍｉｎｉｍｕｍｗｈｅｎａｐｈａｓｅｉｓｓｔａｂｌｅ，ａｇｅｎｅｒａｌｒｅｌａ...     

利用液固界面摩擦力表征经典特殊润湿性生物表面

目的 用毛细管投影传感技术(MPCP)定量表征经典生物材料表面的液固界面摩擦力,揭示滚动角测试所无法揭示的液固界面作用规律.方法 利用毛细管投影传感技术(MPCP)表征了水滴在荷叶、玫瑰花瓣和蝴蝶翅膀表面的摩擦力,并进一步探讨了样品干燥、水滴大小和移动速度对液固摩擦力的影响规律.结果 当液滴体积由2μL增大到10μL时...     

Numerical Simulation of Droplet Impact on Patterned Surfaces

This work presents numerical simulation results for molten nickel and zirconia (YZS) droplets impacting on different microscale-patterned surfaces of silicon. The numerical simulation clearly showed the effect of surface roughness and solidification on the shape of the final splat, as well as the pore creation beneath the sprayed material. Simulations were performed using computational fluid dynamic software, SimDrop. The code uses a three-dimensional finite-difference algorithm solving the full Navier-Stokes equation, including heat transfer and phase change. A volume of fluid (VOF) tracking algorithm is used to track the droplet-free surface. Thermal contact resistance at the droplet-substrate interface is also included in the model. Specific attention is paid to the simulation of droplet impact under plasma spraying conditions. Droplet sizes ranged from 15 to 60 microns with initial velocities of 70-250 m/s. Substrate surfaces were patterned with regular arrays of cubes 1-3 μm high, spaced either 1 μm or 5 μm from each other. Different splat morphologies produced by simulations are compared with those obtained from the experiment conducted under the same impact and surface conditions. This article is an invited paper selected from presentations at the 2007 International Thermal Spray Conference and has been expanded from the original presentation. It is simultaneously published in Global Coating Solutions, Proceedings of the 2007 International Thermal Spray Conference, Beijing, China, May 14-16, 2007, Basil R. Marple, Margaret M. Hyland, Yuk-Chiu Lau, Chang-Jiu Li, Rogerio S. Lima, and Ghislain Montavon, Ed., ASM International, Materials Park, OH, 2007.     

不同润湿性液体在粗糙表面的润湿滞后现象

润湿滞后是表征液体脱离固体表面难易程度的核心参数。为了研究不同润湿性状态下的润湿滞后现象,在定量描述固体表面粗糙度的基础上,首次在3种不同粗糙度固体表面上对强亲水到疏水范围内的液体进行系统的Wenzel接触角及润湿滞后实验,在通过Wenzel理论及静摩擦力理论验证座滴法与体积法实验结果准确性的前提下,进一步研究不同润湿性状态下杨氏接触角、粗糙度与润湿滞后之间的定性关系。结果表明:固体样品1(固体表面粗糙度,r=1.15)的润湿滞后效应在不同润湿状态下保持一常数,而固体样品2(r=1.64)及固体样品3(r=2.29)的润湿滞后效应在θ_e=90°附近达到最大,随着亲水和疏水程度的增加,润湿滞后效应均不断减小;粗糙度与润湿滞后的关系也并不单调,在亲水状态下,润湿滞后效应随着粗糙度的增加而减小,而在中性润湿状态下未发现明显规律。     

粗糙表面弹塑性加卸载多级接触模型

真实工程表面在微观尺度上都是粗糙的,它们之间的接触实际上是表面微凸体的接触,粗糙表面间的接触行为对接触部件的真实承载能力、摩擦磨损等性能都有重要影响,研究工程表面间的真实接触行为是摩擦学研究的主要内容之一。采用最小均方误差法得到表面轮廓抛物线拟合曲线,在最大限度近似原始表面轮廓的同时,该方法能够更好地适用于微凸体弹塑性接触加卸载模型。通过单个微凸体上的支承载荷将总体级别模型和微凸体级别模型相联系,建立粗糙表面多级接触加卸载模型。以柱面与平面接触为算例,将接触区域视为与圆柱母线平行的离散线条集合,得到微凸体法向变形量和粗糙表面真实接触面积,该模型可用于分析粗糙表面弹塑性加卸载的真实接触行为。