集成控制高精度微型三路送粉系统研制

研制了一种集成控制的高精度微型三路送粉系统。该系统由一套驱动电路统一控制,由三个独立的送粉单元构成,可以同时按照不同的配比送三种粉末用于梯度材料的激光熔覆和金属零件的激光直接制造。为了满足集成控制的要求,该系统具有很好的开放型,三路送粉量既可以由人工控制也可以由计算机编程设定,且在加工过程中可以随时调节,最大误差不超过0.1g/min。由于采用了微型化的结构设计以及铝合金和有机玻璃等材料加工,整个系统体积小,重量轻,可以直接装配在喷嘴上方,从而有效地缩短了送粉路径,提高了粉末控制的响应速度。     

激光再制造超细粉送粉器的实验研究

针对超细粉输送过程中易出现挤压、摩擦、阻塞等现象，提出了超细粉雾化机制，阐述了超细粉送粉器的基本原理，设计了一种新型的超细粉送粉器,讨论了送粉器性能和超细粉末长距离输送实验。结果表明，采用特殊结构的搅拌器，避免了超细粉团聚现象，增强了超细粉的输送性能;载气量最佳工作区间为3～8 L/min;送粉速率与粉轮转速呈线性关系;送粉稳定性好，误差不大于1.8%;在送粉速度一定时，载气量越大，挺度越长，且粉嘴口径减小时挺度越长，因而具有良好的长距离输送能力。     

激光三维直接制造和再制造新型同轴送粉喷嘴的研究

对激光直接制造和再制造技术的关键部件之一即送粉喷嘴进行研究,侧向送粉喷嘴具有方向性,不适于3D熔覆,而同轴送粉喷嘴尤其是新型同轴送粉喷嘴的研制,可真正实现三维激光直接制造和再制造,应用于复杂零件的直接制造和大型设备的再制造;通过试验研究分析了影响同轴送粉喷嘴粉末流形貌和粉末流参数的因素.     

激光再制造双料斗载气式送粉器的试验研究

针对激光再制造中混合送粉的难题,设计了一种新型的双料斗载气式送粉器。做了送粉性能试验和激光熔覆试验,结果表明：输送混合粉末时,粉末混合均匀性良好,送粉速率与粉轮转速呈线性关系,载气量对送粉速率影响很小,具有良好的远距离输送能力；激光熔敷试验时能够得到良好的熔敷层形貌和金相组织结构,满足熔覆送粉工艺要求；具有良好的应用前景。     

激光熔覆送粉自动控制装置研究

激光熔覆送粉自动控制装置是在刮板式送粉器的基础上,集成专用之字型的测量通道和传感器,通过测量通道中的粉末流量信号,以及对所测信号的分析计算,来控制粉嘴与转盘的间隙,控制转盘的转速,最后根据粉末流量的变化以及程序的要求,达到自动调节送粉置的目的.     

同轴载气送粉激光熔覆粉末流参数研究

同轴气动送粉激光熔覆过程中,金属粉末落入熔池的速度、浓度的分布等物理参数对熔覆层的形貌有一定的影响。DPIV(d igital partic le im age veloc im etry)是试验确定粉末流运动规律的有效方法,通过建立DPIV试验装置,对同轴载气送粉装置输送的粉末的速度、浓度进行了取值计算。结果表明,随气体流量的增加粉末的浓度有一定的减少。沿z轴方向,存在发散汇聚在发散的变化,粉末粒子流量与粒子速度在一定范围内有线性关系,超出Mp=0.33g/s~0.83g/s,Vp=0~1.3m/s范围,其影响将减弱。     

激光熔覆快速成形技术送粉喷嘴的研制

本文针对激光熔覆快速成形技术对送粉喷嘴的要求,分析了已有用于激光熔覆和激光熔覆快速成形技术送粉喷嘴存在的问题,研制了一种在以激光束为中心轴的圆周方向均匀对称分布四个具有同轴汇聚气的双层送粉管的送粉喷嘴.实验研究表明,此送粉喷嘴可以满足激光熔覆快速成形技术对送粉喷嘴的要求.     

同轴送粉喷嘴粉末汇聚特性三维数值模拟

在激光金属直接制造过程中,实际的粉末汇聚不是自由射流,而是受阻射流.为了获得受阻射流工艺参数对粉末汇聚特性的影响规律,提高激光直接制造精度,应用FLUENT软件中的离散相模型模拟了工艺参数对粉末汇聚浓度分布的影响.结果表明:在自由射流时,粉末汇聚浓度随着送粉量的增加而增大,随着载气速度的增大而明显降低,保护气速度的增大...     

金属零件选区激光熔化快速成型技术的现状及发展

选区激光熔化(SLM)是为了直接获得致密的金属零件而发展起来的一种新型快速成型工艺.该方法利用直径30～50 μm的聚焦激光束,把金属或合金粉末逐层选区熔化,堆积成一个冶金结合、组织致密的实体.其外形不需进一步加工,经抛光或简单表面处理就可直接作模具或工具使用.阐述了目前SLM设备、工艺、软件等方面的现状、发展及应用.     

激光直接快速成形金属零件的机理分析

以Cu粉和Sn粉的混合粉末为对象分析双组元金属粉末的激光烧结成形机理,分析了材料特性和工艺参数对成形机理的影响,设计了双组元金属粉末的烧结机理实验,并对实验结果进行了分析。     

选区激光熔化快速成型制造精密金属零件技术

对金属粉末材料进行了自动化成型工艺实验，结合实验，研究了影响金属零件直接自动化成型的硬件因素、软件因素和材料因素。其中硬件的影响主要是激光的光束质量和功率、聚焦系统、扫描系统和铺粉系统等;软件的影响主要是扫描策略、切片软件的使用和CAD模型的建立等;材料方面的影响主要是材料的成分、熔点、粒度和粉末的粒径等。通过针对不同成分和粒度的粉末材料的实验，获得了从CAD模型到分层制造出金属实体的样件，结果表明，成型零件的致密度达100%，尺寸精度小于0.1 mm，是完全冶金结合的具有较高成型精度的金属零件。     

激光直接烧结成形金属零件的实验研究

分析了激光熔池的动态快速冷凝及“球化”效应机理，基于此采用激光烧结直接成形工艺对铁粉和Ni45合金粉末进行了一系列的激光烧结实验。结果表明,直接烧结单组元铁粉易出现翘曲变形和“球化效应”，成形质量不高，即使调整工艺参数获得多层烧结件，但致密度较低;而在基体上烧结Ni45合金粉末,在合适的工艺参数下获得了致密组织较好的多层烧结件，内部组织细密均匀，表面光滑平整，且与基体结合牢固。     

微纳米片状金属粉制备设备

为了解决目前普通球磨机在制备微纳米片状金属粉时存在的粉碎效率不高、能耗高等问题,结合球磨机和搅拌磨的粉碎原理和结构,设计并研制了一种内部搅拌轴和外部筒体反向旋转的球磨机。考察了该设备对金属粉和合金粉片状化粉碎的能力,并与普通球磨机和普通搅拌磨进行了对比研究。发现所研制的设备在片状化和机械合金化方面具有较强的能力,金属产品片的直径为1～3μm,厚度约为0.2μm,比起前两种粉碎设备,该设备具有作用力场复杂、粉碎效率高、产品粒度细等优点。     

同轴送粉激光成形中粉末与激光的相互作用

详细介绍了同轴送粉激光成形过程中，金属粉末与激光束相互作用时间的计算方法。在ANSYS软件平台上，建立了金属粉末穿越激光束过程中粉末温度场的计算模型。系统计算了不同颗粒大小316L不锈钢粉末与不同功率激光束相互作用后的温度。在此基础上，计算了金属粉末与激光束的能量交换及金属粉末落入激光熔池后与激光熔池的能量交换。计算结果表明，在激光束直径为3mm条件下，316L不锈钢粉末穿过功率大于1000W的激光束后，所有尺寸金属粉末均被熔化，即金属粉末以液态进入激光熔池。通过金属粉末与激光束及激光熔池的能量交换计算，可知在激光成形中，约有5％的激光能量用于加热和熔化粉末，而大约95％的激光能量用于激光熔池的形成及由于热传导造成的热量损失。     

铜基金属粉末选区激光烧结的工艺研究

优化工艺参数（激光功率275～1125W，扫描速率0．04～0．06m／s，扫描间距0．15～0．30mm），对多组份铜基金属粉末（组份包括纯Cu，预合金CuSn和预合金CuP）进行了选区激光烧结（SLS）实验，其成形机制为粉末部分熔化状态下的液相烧结机制。在保证适宜的成形机制的前提下，研究了激光功率、扫描速率、扫描间距、铺粉厚度等工艺参数对烧结组织及性能的影响。结果表明，适当增加激光功率或减小扫描速率能改善烧结致密度及组织连续性。减小扫描间距致使烧结线从断续分布连续转变为较为平整的结合状态，组织致密性及均匀性显著提高。减小铺粉厚度有利于改善层问结合性；但最小铺粉厚度需适当选择，否则会因凝固收缩效应及铺粉不均匀性而降低烧结致密度。     

基于微波透射法的谷物粉相对介电常数检测装置设计

针对谷物属性的快速测量需求,设计了一种小型化的谷物粉相对介电常数快速检测装置。创新性地提出了一 种双外差混频结构,并基于自由空间法建立了微波相移量与谷物粉相对介电常数的关系。通过对米粉、大麦粉和糯米粉 在4.5 GHz~11.5 GHz 频率范围内进行测量,计算出相对介电常数,采用随机森林算法进行种类鉴别。实验结果表明,相 对介电常数平均相对误差不超过3.5%,样品预测正确率为96.7%,检测装置具有良好的可重复性和实用性。     

激光制造中金属粉末流浓度场的检测

研究激光同轴送粉中金属粉末流场的分布特性,对指导激光制造技术应用具有直接指导意义。重点研究了激光制造中同轴送粉条件下金属粉末流的浓度场,建立了同轴送粉嘴金属粉末流的浓度场理论模型,开发了一种新型数字粒子图像检测系统检测粉末流浓度场。该系统主要包括Nd3 ∶YAG激光器和CCD相机。它具有非接触测量、检测速度快、能同时给出流场的三维信息等特点。实验结果表明,粉末流的聚焦参数和浓度场分布可以通过数字粒子图像检测技术进行检测,为指导同轴粉嘴设计和激光制造粉末流参数测定提供了新的手段。     

YAG激光束与金属粉末流相互作用检测研究

为研究同轴送粉熔覆中YAG激光束与粉末流的相互作用机理, 采用CCD检测技术, 对不同功率、不同送粉量下粉末流分布进行检测, 得到不同参数下粉末流的图像、灰度分布图和伪彩色分布图。结果表明: 随着激光功率增加, 粉末流图像由暗变亮, 最后到白炽状态, 其温度逐渐升高。激光功率400 W时, 随着送粉量的增加, 粉末流图像由暗变亮, 到一定程度后变暗。该检测结果可用于激光熔覆工艺优化, 提高熔覆的质量以及材料的利用率。     

A DNA Device that Mediates Selective Endosomal Escape and Intracellular Delivery of Drugs and Biologicals

Design of materials to aid intracellular delivery of agents can greatly improve medical treatments. While DNA is a molecule difficult to introduce into cells, DNA can be engineered into devices capable of intracellular delivery. However, transport mediated by DNA devices void of other structural materials, with sizes greater than that associated with non‐specific penetration, and a targeting capacity enough to overcome non‐specific pathways has not yet been achived. This study demonstrates that this is possible. Submicrometer (200 nm) dendrimers built of DNA (nucleodendrimers (NDs)) are coupled to antibodies against selected cell‐surface receptors and compared to polymer nanoparticles (NPs). NDs and NPs bind specifically to cells expressing these targets and efficiently enter cells via the pathway associated with the selected receptor. While NPs traffic to perinuclear endo‐lysosomes, NDs remain scattered throughout the cell, suggesting endosomal escape. This is confirmed in vitro, where NDs disrupt membranous vesicles at endosomal‐like pH and in cell culture, where they provide endosomal escape of model drugs, sugars, proteins, and nucleic acids; allow access to other intracellular compartments; result in measurable effects of cargoes, and; do not cause cytotoxicity. Therefore, these DNA nanodevices can be used to selectively overcome intracellular barriers, underscoring the growing range of applications of DNA materials.