关节轴承表面形貌参数可控的激光微织构技术

分析关节轴承表面形貌对润滑、减摩和延寿的作用,在向心关节轴承内圈表面设计了微凹坑和交叉微凹槽2种不同的微织构表面形貌,并介绍了一种专门用于关节轴承表面激光微织构的设备。对关节轴承内圈表面微凹坑和微凹槽的激光微织构工艺进行试验,通过对不同脉冲重复次数、重叠度等条件下试验数据的分析,掌握了微凹坑和微凹槽几何形状和分布的控制方法,得到了关节轴承内圈表面形貌参数可控的激光微织构。     

表面微加工中镍的微电铸

介绍了微电铸工艺的基本原理以及脉冲电铸的特点.搭键了电铸实验系统,通过对Watts镍电解液的成分实验得到了一种性能较好的成分配比.利用微电铸的方法制作出微机械隧道陀螺仪中的悬臂梁、挡板、驱动电极等MEMS结构,得到了一组较有价值的电铸参数,对电铸中存在的问题进行了阐述.实验结果表明,采用方波脉冲电铸能够得到晶粒粗细均匀、硬度和应力符合设计要求的悬臂梁等MEMS结构.     

超声滚压加工表面微织构的研究

为了研究超声滚压加工表面微织构工艺,选用45钢试样作为研究对象,分析了工艺参数包括滚压球直径、步距、静压力和进给速度对织构形貌及深度的影响,并对织构化后工件的表面性能进行了单因素实验.结果 表明,超声滚压工艺可以在表面制备稳定的织构,滚压球直径与步距对表面形貌影响较大,采用8 mm滚压球与0.2 m步距参数,能获得较为...     

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。     

轧辊表面微凸体形貌激光毛化技术的试验研究

以冷轧薄钢板冲压过程合理形貌的摩擦学设计为基础,对采用YAG脉冲激光器加工轧辊表面的微凸体形貌的机理进行了分析,并对主要加工参数的控制进行了试验研究。试验证明：激光输入功率密度在33 kW/cm2≤?S,P≤75 kW/cm2范围内,离焦量+0.10～+0.15 mm,激光扫描频率5 Hz,脉宽分别为0.5 ms,并采用功率增益功能,氩气保护时,可以加工出微凸体形貌。微凸体形貌制备试验的成功为进一步研究平整形貌复映关系和研究具有规则光滑凹坑表面形貌冷轧薄钢板的冲压性能提供了基础。     

微观摩擦与表面形貌相关性的试验研究

针对微机电系统存在的问题，阐述了微摩擦的测试方法以及表面形貌对微机械中摩擦性能的影响，试验研究了表面形貌对介于宏观和微观之间摩擦行为的影响。试验用研磨的方法在硅片表面制作了不同宽度的条纹，通过UMT微摩擦测试仪研究了在不同速度和载荷下氮化硅陶瓷球和试样间的摩擦行为。试验表明，在硅片上制作出合适的条纹有助于降低摩擦系数，在低载低速下出现了测力梁突然释放弹性变形能的情况，使得摩擦力和载荷不稳定，而且随着表面条纹间距增大，这种现象的频率也越来越高，并通过理论分析解释了这些现象。     

不同磁场方向作用下电沉积工艺参数对镀镍层性能影响

为优化电沉积镀镍工艺,通过两组正交实验,分别确定在垂直方向磁场和平行方向磁场作用下各工艺参数对镀镍层的显微硬度、晶粒尺寸和表面形貌的影响作用。分析结果发现,磁场不是决定电沉积工艺的主导影响因素,电流密度和超声功率对电沉积的影响作用较大,平行磁场相较于垂直磁场更有利于镀层晶粒的生长,最后找出最佳电沉积工艺参数为:电流密度2A/dm2、超声功率240W、平行磁场方向、磁感应强度0.6T、占空比20%,并分析形成这种结果可能的机理。     

缸套表面形貌磨损特性的研究

在缸套磨损的不同阶段 ,其表面将呈现出不同的表面形貌特性 ,定量描述上述特性对表面的功能分析及表面形貌设计具有很大的帮助。本文通过对缸套表面的实测和分析 ,研究了在磨损前后表面形貌的变化 ,并首次定量描述了微凸体密度、微凸体曲率半径及其沿高度方向的变化     

基于声发射技术的微切削加工表面形貌监测

采用声发射技术对工件材料为A16061-T6的微切削表面轮廓进行了实时测量.采集监控微切削加工表面时产生的声发射均方根信号,并与表面轮廓仪测得的结果进行对比.研究表明,声发射均方根信号与微切削表面形貌很好的相对应,因此,声发射技术适于微切削表面形貌的监测.研究了切削用量(每齿进给量和主轴转速)与表面形貌之间的关系,微切削的每齿进给量对表面粗糙度影响较大.     

微球表面形貌检测中的偏心误差分析与修正

由于使用传统的误差修正方法进行微球形貌检测会有过大的残差,本文提出了一种新的偏心误差修正方法来提高微球表面形貌检测的精度和效率。在分析了横向偏心和轴向偏心引入光程差数学模型的基础上,推导了偏心误差的高阶近似模型,提出了小曲率半径下基于Zernike多项式拟合的偏心误差修正方法,并给出误差修正的流程及相关参数的标定方法。通过对2mm直径的微球的表面形貌检测验证了所提出误差修正方法的可行性和有效性。结果表明:相对于零条纹时的形貌误差基准,采用本文提出的方法修正后的残余形貌误差峰谷(PV)值为0.0815λ,均方根(RMS)值为0.0161λ,比传统方法修正效果更好,能够满足高精度微球形貌检测的需求。     

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。     

直流磁场下销盘摩擦副接触面的磁感应强度和磁吸力分析

为了研究磁场对材料摩擦磨损性能的影响,通过试验检测了销盘接触时的磁吸力,利用电磁场有限元软件分析计算了销盘摩擦副在接触区域的磁感应强度大小和分布及磁吸力的大小。试验和仿真结果表明:磁感应强度和磁吸力都随线圈电流的增大和气隙的缩小而增大,并且与材料的磁化特性有关;销盘上的磁场分布不均匀,当盘旋转进行摩擦磨损试验时,盘上各点将产生动态磁化现象;由于销和盘之间的微凸峰接触存在漏磁,故在磁场仿真时可用一个极小的间隙来表示其实际磁接触状态;在销和盘接触时,可用试验得到的最大磁吸力值根据麦克斯韦公式计算出接触面的平均磁感应强度。     

纳米晶精密电铸层微观结构的测试与研究

采用高速冲液电铸装置、高频脉冲电流等方法，制备出金属镍纳米晶粒电铸沉积层。运用TEM、SEM和XRD等现代分析手段对纳米晶沉积层微观结构进行了分析研究。结果表明，沉积电流密度对细化沉积层晶粒有着重要影响。随着沉积层晶粒细化，横断面上晶粒生长从树枝状晶向细小等轴～柱状晶方式转变，在(200)晶面存在着明显择优生长取向。分析了细化晶粒对沉积层内应力的影响。     

弱场激励下铁磁性试件疲劳拉伸磁信号研究

研究了铁磁性材料试件,在弱磁激励条件下进行疲劳拉伸,并检测试件表面沿拉伸方向表面磁场信号的变化及其分布特征。选用16MnR进行试验,对预制缺陷的试件进行弹性范围内的疲劳拉伸。利用基于巨磁阻芯片的阵列式传感器探头进行不同拉伸阶段的试件表面磁场扫描测量,并对信号进行滤波处理和对本征信号及其梯度进行成像。对不同拉伸阶段和传感器阵列中不同传感器通道的磁信号进行了分析,探讨了弱磁激励状态下疲劳拉伸试件表面磁信号对无损性评估铁磁性机械试件的有效性。     

纳米晶脉冲电铸的试验研究

通过理论分析和试验研究 ,利用高频脉冲电流、高速冲液及添加剂方法 ,获得了纳米晶电铸层。分析了在脉冲电铸过程中 ,电规准及添加剂对沉积层微观结构影响     

Effect of Magnetic Oxidation and Surface Carbon Distribution on Friction and Wear Characteristics of 45 Steel under the DC Magnetic Field

Abstract

The sliding dry friction behaviors and wear properties of normalized 45 steel and annealed 45 steel under different magnetic field intensities were experimentally studied using a self-made HY-100 pin–disc friction and wear tester. The influence of a magnetic field on the friction and wear of 45 steel were also investigated by analyzing the microscopic friction surface and subsurface using a 3D shape analyzer and metallographic microscope. The experimental results show that the friction coefficient of the normalized 45 steel was greater than that of the annealed 45 steel under magnetic field. In addition, the results illustrate that the external magnetic field can effectively improve the wear performance of carbon steel. The wear rate of normalized 45 steel was lower than that of annealed 45 steel. The wear performance of normalized 45 steel was more significantly improved compared to annealed 45 steel with a magnetic field. Energy spectrum analysis indicated that the effect of the magnetic field on the degree of friction and oxidative wear of the normalized 45 steel was weaker than that of the annealed 45 steel, and the ratio of oxygen to iron and the oxidation area on the friction surface of the normalized 45 steel were smaller. It is believed that as an oxidation protectant, carbon reduces the oxidation wear of 45 steel. The carbon on the normalized 45 steel surface was uniformly distributed and the protective effect of friction surface was better. Therefore, the oxidation wear and oxide shedding were reduced and the wear performance was improved.     

边界润滑条件下表面微细织构减摩特性的研究

表面织构(Surface texture)已被证明是一种提高表面承载力和改善表面摩擦学特性的有效方法。然而在边界润滑条件下,织构对表面摩擦性能的影响机制仍未明确。利用纳米压痕仪在碳钢表面制作了具有不同密度和深度(125~500nm)的划痕的点阵,并通过改进的四球试验机对其在边界润滑下的摩擦性能进行了评价。试验载荷为100~300N,相对滑动速度为0.19~1.33m/s。研究发现:在边界润滑条件下,深度为125nm的低密度"划痕"点阵具有良好的减摩效果。     

钢管表面缺陷漏磁场与漏磁信号分析

分析了钢管表面缺陷漏磁场的分布；定性分析了孔洞和矩形槽缺陷的频域特性，并讨论了缺陷深度、励磁电流、周向检测探头旋转速度对矩形槽缺陷漏磁感应电压信号峰值和峰峰值的影响，得出评价缺陷深度要考虑的因素。实验结果和分析结论可为缺陷定量识别和现场实际应用提供依据。     

目标造型意象约束的质感与表面工艺选择

应用因子分析法对造型材料质感意象空间进行结构分析,确定目标意象和材料实验样本在材料质感意象空间的坐标位置。引入目标意象契合度的概念,通过计算与目标造型意象的意象空间距离,获取材质样本满足目标意象的契合度,以此得到符合目标造型意象的最佳材质样本,然后运用数量化理论Ⅰ方法得到目标造型意象与不同材料表面处理工艺的回归关系,其结果可直接作为产品概念设计的参考。以金融机具类产品的开发设计为例,证明了该方法的合理性和可行性。     

基于磁记忆和表面纹理特征融合的再制造毛坯疲劳损伤评估

为提高再制造损伤评估的精度和效率,提出了一种基于磁记忆和表面纹理特征融合的构件损伤评估方法。通过磁记忆特征和表面纹理特征建模,提取磁信号及其梯度的样本熵参数以及表面纹理的能量、熵、反差和相关参数,分析了各特征参数的损伤时序变化规律。分别从数据层和指标层建立特征融合模型。在数据层将磁特征和表面纹理特征参数作为非线性映射的输入,得到其与损伤之间的映射关系。指标层采用D-S证据理论方法,进行磁和表面纹理特征量之间的信息融合,将各损伤状态作为识别框架,通过Bayes近似,得到融合后的各证据信度函数值,并依据函数值进行损伤状态评估。最后选取疲劳试样进行了该方法的验证。