消失模铸造充型过程中的气膜压力及其厚度的数值模拟

采用数值模拟方法,通过模拟板形灰铸铁件的消失模铸造充型过程,分析了各种工艺因素对充型过程中的气膜压力和气膜厚度的影响.结果表明,液态金属充型的驱动力并非重力而是消失模的退让速度,而这一速度是由气膜压力和气膜厚度的相互自动变化来调节,使充型达到稳态.结合理论计算,得到底注式浇注时充型可达到稳态,且气膜厚度和气膜压力随浇注温度、模样密度、涂料层厚度的增大而增大,随负压度和涂层透气性的增大而减小.     

工艺参数对气膜软接触连铸坯组织性能的影响

研究了气体种类、气体流量、拉坯速度等工艺参数对气膜软接触连铸坯组织性能的影响.结果表明:随气体流量的降低、拉坯速度的增大,铸坯的表面质量变差,宏观组织中的等轴晶比例降低,铸坯的皮下反偏析层厚度增大;气膜软接触连铸坯的力学性能明显高于传统DC连铸坯.     

基于动网格技术的空气静压轴承线刚度及角刚度分析

为了在超精密机床设主轴设计阶段准确得到空气静压轴承的静态特性,文章提出了一种基于Fluent动网格技术的数值仿真方法,综合分析了在考虑进气孔直径、进气压力、气膜厚度及轴承转速等条件下对空气静压轴承线刚度及角刚度的影响。结果表明:轴承线刚度随气膜厚度的减小、进气压力的增大而增大,且最大线刚度所对应的进气孔直径随压力增大而增加;轴承角刚度随气膜厚度的减小、进气孔压力和进气孔直径的增大而增加。     

负压式气浮平台供气压力的研究

液晶平板在线检测过程中,使用负压式气浮系统的稳定性更高,为了比较负压的大小对气膜稳定性、供气参数、质量流量的影响,运用气体润滑理论,对气浮平台的单个节流孔进行理论分析,得到气膜平面的压力分布规律。建立正负压节流孔间隔排布的通孔阵列模型,通过Gambit建立模型并划分网格,对模型提供不同的负压,导入Fluent进行数值计算,得到各种情况下通孔阵列和阵列中心的压力、速度分布曲线。比较得到负压为-2 k Pa时,气膜稳定性更好。分析不同负压所需与之匹配的正压,得到对同一支承物,气膜厚度不变的情况下,正压随负压的变化规律。最后从稳定性和经济性因素出发,得到玻璃光学检测仪器的气浮支承平台的供气参数。     

狭缝节流静压气体止推轴承性能研究

为研究狭缝节流气体止推轴承流场特性,利用运动方程、连续性方程及气体状态方程推导了流场的压力分布公式、质量流量公式和最佳刚度条件,并在一定的参数条件下计算了轴承的承载和刚度。理论分析和计算结果表明,在其他参数相同的条件下,轴承的承载力和质量流量随狭缝的宽度的增加而增加;随着狭缝深度的增加而减小;在其它结构参数相同的条件下,随着狭缝深度的增加,最大刚度对应的气膜厚度逐渐减小,最大刚度值增加;随着狭缝宽度的减小,最大刚度对应的气膜厚度逐渐减小,最大刚度值增加。     

环面节流静压推力轴承气膜入口区流动机理的研究与计算

对静压气体轴承流场研究结果进行了归纳与分析,指出常规气体轴承,在正常的供气压力和工作间隙下,可以采用雷诺方程求解;随着供气压力和气膜厚度的增加,供气孔与气膜相交处可能出现边界层发展区、惯性流区,此时气体流动则应分别采用边界层方程和全N—S方程求解,并采用膨胀波和拟激波揭示了惯性流区压力剧降然后回升的变化机理。在此基础之上提出了采用全N—S方程计算气膜内压力分布方法,计算与试验结果的比较表明,该计算方法可准确预测激波位置和流场的压力分布。     

节流孔直径和分布对静压气浮主轴稳态性能的影响

采用有限元法求解静压气浮主轴内气体流动雷诺方程，计算主轴承载能力、刚度和高度角等稳态性能，研究平均气膜厚度、偏心率、转速不同时直径系数(相邻节流孔直径比)和分布系数(相邻节流孔间隔比)对主轴稳态性能的影响。结果表明：直径系数减小或分布系数增大，承载能力和刚度增大而高度角减小；直径系数和分布系数不变，增大平均气膜厚度，承载能力和刚度减小，高度角先减小后增大；偏心率越大，承载能力越大，刚度越小；转速增加，高度角增大。较小的直径系数和较大的分布系数有利于提高主轴承载能力和刚度，降低高度角；较小的平均气膜厚度有利于提高主轴的承载能力和刚度，较大的偏心率主轴承载能力提高而刚度降低。     

静压节流器微孔气膜参数测量装置设计与试验

研制一种节流器气膜场多路热工参数同时测量的自动化装置,阐述机械装置、硬件电路和软件程序的设计原理与实现。采用气膜厚度调节和气膜压力承载分离设计原理的机械结构以及基于Cortex-M4F内核的STM32F407主控芯片的电控系统和上下位机共同操作的软件程序组合的测量装置,具有自动化程度大、测量精度高等优点。在气膜厚度为6和10μm以及供气压力为0.3、0.5和0.8MPa的实验条件下进行测试,得到双U形平面静压节流器的气膜场温度和压力参数分布。分析得出:在供气压力和气膜厚度增大过程中,双U形节流器气膜场温度值均呈现减小趋势,气膜场压力值分别呈现增加和减小趋势;在供气压力和气膜厚度保持不变的情况下,双U形节流器气膜场在节流槽处产生温度骤降现象,在越过节流槽处产生压力骤降现象。     

气膜软接触连铸技术的研究

通过试验和理论计算研究了气膜软接触连铸技术，发现气膜的连续性、稳定性对铸坯质量有重要影响，气体的背压随气体流量的增大而增大、随拉坯速度的增大而降低，这为进一步改进连铸工艺和结晶器的设计提供了试验依据。     

基于PLC控制的Q890D钢/AZ91镁合金MIG对接焊接头组织与性能研究

采用熔化极气体保护焊对Q890D钢和AZ91镁合金异种金属板进行了对接焊试验,研究了焊接电流和焊接速度对接头成形、显微组织和力学性能的影响。结果表明,焊接速度为35 cm/min时,随着焊接电流增加,焊缝区平均晶粒尺寸不断增大,界面层厚度增加,接头抗拉强度呈现先增加而后降低的趋势,在焊接电流为85 A时焊缝成形较好,且具有较高的强度;焊接电流为85 A时,随着焊接速度增大,焊缝区平均晶粒尺寸不断减小,界面层厚度减小,焊接接头抗拉强度呈现先增加而后降低的趋势,焊接速度为45 cm/min时焊缝成形较好,且具有较高的强度。     

Experimental Investigation on Strengthening Effect of Cu<Subscript>2</Subscript>O Film in Micro Sheet Forming of Copper

Materials processed using micro-manufacturing technologies exhibit significantly different properties compared to those produced using conventional macro-manufacturing techniques. In this paper, the uniaxial tensile tests were performed on the thin sheet specimens of pure copper to investigate how the sheet thickness impacts the flow stress. The experimental results show a continuous decrease of flow stress as the sheet thickness reduces from 200 to 100 μm, but an increase of flow stress with further reduction in thickness. Firstly, by introducing the ratio of surface grains, the decrease trend of flow stress was explained on the basis of surface layer model. Secondly, the strengthening effect of Cu₂O film was clearly demonstrated by the x-ray diffraction and electrodeposition process. Finally, considering the effects of Cu₂O film and free surface layer, the mechanical properties of Cu₂O film was studied, which is helpful to explain the material behavior in micro sheet forming.     

Amorphous sol-gel SiO2 film for protection of Ti6Al4V alloy against high temperature oxidation

Amorphous SiO₂ thin films were deposited on Ti6Al4V alloy by sol-gel processing. Isothermal and cyclic oxidation tests of the coated and uncoated specimens were performed at 700 and 800 °C. The SiO₂ film exhibited beneficial effects on the oxidation resistance of the alloy. Titania scales formed on the uncoated specimens, and severe spallation and stratification of the scales were observed. The oxidation rates of the silica coated specimens were decreased significantly. The silica film shrunk to about a quarter in thickness, probably by mechanism of crystallization of silica and evaporation of the organic additments. The oxide scales formed on the coated specimens were multilayered. Beneath the silica film, formation of a thick rutile titania layer followed by a thin alumina layer occurred. Above the silica film, alumina plus minor titania layer formed. It is deduced therefore that the growth of the multilayered and mixed oxide scales was dominated by both outward diffusion of metal and inward diffusion of oxygen.     

磁控溅射中工作压强对钛膜沉积的影响

为了研究在磁控溅射工艺中溅射电流和溅射时间恒定的情况下,氩气工作压强的变化对钛膜在基底表面沉积的影响,通过用原子力显微镜分析钛膜的厚度和均方根粗糙度的方法来进行.结果表明:工作压强达到1.1Pa后, Ti膜的厚度及均方根粗糙度都随压强的增大而减小.由此说明,工作压强的变化对钛膜沉积有较大影响.     

铝质基体上Ti(C,N)/TiN多元多层膜工艺参数研究

首先在大范围内调节负偏压和基体温度两个参数，实现在铝质材料基体上沉积与基体结合良好的TiN膜，在此基础上通过调节N2、C2H2工作气氛流量比及Ti(C，N)、TiN膜层的层数，沉积了3类不同的膜，并对其力学与摩擦学性能进行了考察。结果表明：在(N2 C2H2)总流量一定的情况下，C2H2流量增大，则使Ti(C，N)膜层中含C量增多，膜层硬度提高，但韧性变差，表面变粗糙；在总厚基本不变的情况下，层数增多，单层变薄，使膜材晶粒细化，硬度提高，韧性变好。在3类膜中，1#膜C2H2流量适当且膜层数最多(6层)，其摩擦学性能表现最好，临界荷载为76N，显徼硬度为1911HV0.1，与基体相比，耐磨性提高了10倍多。     

气体辅助挤出中影响气垫形成及稳定性因素分析

对一种新型挤出技术———气辅挤出中的气垫层形成及其稳定性影响因素进行了实验研究和分析,对气体压力的研究表明,当气体压力高于熔体压力时,气流就会影响到挤出口模内熔体的流动,使挤出物表面出现竹节状突起,但气体压力太低时(实验条件下低于0.2MPa)形成不了稳定的气垫膜层;气体流量的大小影响到气垫层的厚度和气垫层内气体的速度,并可通过调整气体流量控制挤出物的截面尺寸;气体温度影响到气垫层的稳定,为保持稳定的气垫层,气体温度应保持和口模温度一致。     

小孔节流气体静压导轨静态特性优化设计

为解决气体静压导轨工作刚度不足问题,提出一种双边气膜刚度最优设计方法。根据气体润滑理论及简化假设推导了气膜压力分布的雷诺方程,基于有限差分法离散了气膜流场求解域和边界条件,在MATLAB中编制了压力分布的求解程序,积分得到气膜的承载力,再求导可得气膜刚度。分析导轨间隙、节流孔结构参数和供气压力等对导轨静态特性的影响规律,为静压导轨的设计制造提供参考。     

Growth of highly oriented Pt(100) thin films on a MgO(100) seed layer deposited on Si(100) substrates by rf magnetron sputtering

The growth of highly oriented Pt(100) thin films on Si(100) substrates deposited by rf magnetron sputtering was studied using a MgO(100) seed layer. The effects of the sputtering parameters on the growth of the MgO(100) seed layer were investigated in order to obtain the deposition condition which gives the best crystalline quality of (100) oriented MgO thin films. A highly crystallized MgO(100) film was obtained at a substrate temperature of 425°C, a rf power of 4.4W/cm² and a pressure of 12.5 mTorr. The crystalline quality of the MgO film was greatly decreased when the Si substrate was oxidized. The degree of (100) preferred orientation of the Pt film deposited on a MgO(100)//Si(100) substrate was found to be sensitive to the thickness of the MgO(100) seed layer, which is explained by the thickness dependence of the crystalline quality and the surface roughness of the MgO seed layer. A highly oriented Pt(100) film, for which the I₂₀₀/(_I200+I₁₁₁) ratio was about 0.8, was obtained at 550°C on a 50 nm thick MgO seed layer.