基于MATLAB平台有限单元法的铸造热应力数值模拟

采用有限单元法(FEM)对铸件凝固过程热应力场进行了三维数值模拟研究,开发了基于MATLAB平台的FEM铸造热应力场模拟程序,采用典型应力框试件对所开发的算法和程序进行了算例验证,并与采用商品化软件ANSYS进行模拟的结果进行了对比,二者吻合良好.结果表明,所采用的算法及开发的程序能较好地预测铸件变形及热应力的集中位置.     

紫外光催化辅助SiC抛光过程中化学反应速率的影响

目的为了探究紫外光催化辅助抛光过程中,化学反应速率对SiC化学机械抛光的影响规律。方法通过无光照、光照抛光盘和光照抛光液3种光照方式,研究紫外光催化辅助作用对单晶SiC抛光过程中材料去除率的影响。测量不同条件下光催化反应过程中的氧化还原电位(ORP)值,来表征光催化反应速率,并进行了单晶SiC的紫外光催化辅助抛光实验,考察光催化反应速率对抛光效果的影响规律。结果实验表明,引入紫外光催化辅助作用后,材料去除率提高14%～20%,随着材料去除率的增加,光催化辅助作用对材料去除率的影响程度变小。光照射抛光液方式的材料去除率明显高于光照射抛光盘。不同条件下的抛光结果显示,化学反应速率越快,溶液的ORP值越高,材料去除率越大,表面粗糙度越低。在光照抛光液、H_2O_2体积分数4.5%、TiO_2质量浓度4 g/L、光照强度1500 mW/cm~2、pH=11的条件下,用W0.2的金刚石磨料对SiC抛光120 min后,能够获得表面粗糙度Ra=0.269 nm的光滑表面。结论在单晶SiC的紫外光催化辅助抛光过程中,光催化反应速率越快,溶液ORP值越高,抛光效率越高,表面质量越好。在H_2O_2浓度、TiO_2浓度、光照强度、pH等4个因素中,对抛光效果影响最大的是H_2O_2浓度,光照强度主要影响光催化反应达到稳定的时间。     

2种侧围加强内框总成检具结构对比分析

概述了侧围加强内框总成与周边零件的匹配关系,从检具操作的人机工程出发,描述了侧围加强内框总成检具的2种定位方式和结构设计,对比了2种定位方式对于检测结果的影响,总结了其优点和弊端,结果表明侧围加强内框总成检具采用车内方向朝下的定位方式效果更好。     

方坯轧制在线感应加热数值模拟与设计优化

针对方坯感应加热轧制过程容易发生边角升温不均匀的问题,建立了轧件移动式感应加热工况的电磁-传热耦合模型,并进行了有限元数值模拟分析。基于感应加热轧制工业运行数据,验证了模型的合理性,并对感应线圈设计进行了结构优化改进。结果表明,改进设计的感应线圈在钢坯边角部位的磁通密度分布得以明显地改善,工件边角部位的温差得以显著地降低,这有利于解决合金钢方坯轧制过程中常见的边角开裂问题。     

NiCr和TiAl合金靶材阴极电弧弧斑的运动特性

研究采用多弧离子镀技术镀膜时,电弧放电阶段中电弧弧斑的运动对后续膜层质量与靶材烧蚀有着非常重要的影响,目前很少有弧斑运动相关的研究。研究通过外加脉冲磁场以实现对阴极靶面磁场分布的精确调控,探究了磁场分布对弧斑运动的影响,并结合分形理论分析弧斑的运动轨迹,系统研究了电弧放电过程中靶面电弧弧斑的运动特性。结果表明,在永磁铁磁场与脉冲磁场共同作用下,弧斑在原有的随机运动基础上叠加了反安培力方向的旋转运动与向靶沿扩散的漂移运动。随着靶面总磁场强度的上升,弧斑平均运动速度增加,弧斑寿命变短;弧斑运动范围可控,最大运动范围可覆盖靶面的90％以上;分形维数可控,镍铬合金靶和钛铝合金靶弧斑轨迹图像的最大分形维数可分别为1.145和1.159,对应靶材烧蚀区域面积达到92％。通过改进工艺参数,能够显著减少大颗粒污染并提升膜层质量,同时通过维数可预测靶材烧蚀情况,能更高效地利用靶材。     

ECR微波等离子体对单晶金刚石表面的碳纳米墙修饰

利用电子回旋共振(ECR)微波等离子体,在CH₄/H₂体系下,对高温高压单晶金刚石表面进行了碳纳米墙修饰。通过等离子体发射光谱研究ECR等离子体内基团的谱线强度在不同工作气压、CH₄浓度下的变化规律,结合扫描电子显微镜对单晶金刚石表面的微观形貌进行分析,进一步研究了工作气压和CH₄浓度对碳纳米墙修饰结果的影响。结果表明:碳纳米墙的取向性受工作气压影响大,低气压(0.07 Pa)条件下生长的碳纳米墙垂直取向明显,金刚石表面也出现垂直刻蚀形貌;在高气压(5 Pa)条件下生长的碳纳米墙取向性较差。同时,碳纳米墙生长的临界CH₄浓度也与工作气压有关:低气压条件下碳纳米墙生长的临界CH₄浓度高,工作气压为0.07 Pa时,碳纳米墙生长的临界CH₄浓度为3%;工作气压升至5 Pa时,碳纳米墙生长的临界CH₄浓度降为1%,碳纳米墙密度随CH₄浓度升高而增大。      

基于自适应的液压夹具压力控制的研究

机床液压夹具受外界干扰严重,常用的PID控制不能得到精确的夹紧力,为此,提出基于自适应控制方法,根据夹具的工件原理,利用AMESim对液压夹具控制系统建立仿真模型并进行仿真。仿真结果表明:液压夹具在自适应控制器作用下抗干扰能力强,可保持良好的压力跟踪能力。     

高锁螺栓连接力学参数关系的实验研究

为了研究高锁螺栓连接过程中拧断力矩、锁紧力矩及预紧力之间的关系,借助普通螺栓连接经典理论推导出了高锁螺栓连接的数学模型。以A286材质的M5、M6、M8型三点高锁螺母及未经自锁工艺处理的高锁螺母与高锁螺栓为实验对象,利用扭拉实验设备,获得了拧断力矩、锁紧力矩及预紧力值。通过推导的数学模型计算出了扭矩系数。实验结果表明:三点高锁螺母及未经自锁工艺处理的高锁螺母的拧断力矩值和扭矩系数值几乎相同。对于三点高锁螺母,收口部位对高锁螺母的拧断力矩几乎没有影响,锁紧力矩是线性叠加到拧断力矩上的。实验结果验证了数学模型的正确性。     

Photochemical synthesis and enhanced photocatalytic activity of MnOx/BiPO4 heterojunction

Monoclinic BiPO₄ with rod-like shape was prepared via a CTAB-assisted hydrothermal route. MnO_x nanoparticles were loaded on the surfaces of BiPO₄ rods by a photo-deposition process to form MnO_x/BiPO₄ heterojunctions. The as-prepared samples were characterized by XRD, SEM, TEM, XPS, FL, and UV-Vis diffuse reflectance measurements. The results showed that MnO_x nanoparticles were strongly anchored to the surfaces of BiPO₄ rods when the mole ratio of Mn to Bi was controlled at a low level, forming MnO_x/BiPO₄ heterojunctions with effective and sound interfaces. The MnO_x/BiPO₄ heterojunctions exhibited higher photoactivity than pristine BiPO₄ for photodegradation of methyl blue under UV irradiation, which could be attributed to the efficient charge transfer at the heterojunction interfaces. The higher light absorption ability of MnO_x/BiPO₄ in the range of 300–420 nm compared with pristine BiPO₄ was also responsible for the enhanced photocatalytic activities of MnO_x/BiPO₄ heterojunctions.     

非贵金属活化氧化铝陶瓷基板化学镀铜研究

提出一种新型的非贵金属活化法辅助二次化学镀的氧化铝陶瓷基板化学镀铜工艺,成功制备了表面完整、分布均匀的铜镀层,进一步通过冷场发射扫描电镜(FE-SEM)做了具体分析。可以发现,经预处理活化之后的氧化铝基板表面产生一定程度的表面缺陷,主要包括不同梯度的台阶,颗粒与颗粒之间的边缘化以及‘地道式’的孔洞。在第一次化学镀铜沉积一定量的铜颗粒之后表面仍存在大量的空隙,即未镀区域。但在二次化学镀工艺之后,表面完全覆盖镀层,其中镀层表面上小的圆球状(2~3μm)铜颗粒夹杂在大的胞状(4~5μm)颗粒之间,整体上为颗粒与颗粒的物理聚集然后通过堆垛而形成的。