激光重熔喷射电沉积纳米结构镍涂层性能研究

为了研究激光重熔工艺对用喷射电沉积方法在45#钢基体表面制备的纳米结构镍涂层性能的影响,采用扫描电镜和X射线衍射仪对涂层表面形貌和晶粒尺寸进行了分析,并对涂层做了表面显微硬度测试和耐腐蚀性试验,对激光重熔工艺对涂层性能影响进行了理论分析和实验验证。结果表明,在优选的工艺参数下,喷射电沉积制备的镍涂层由平均尺寸为13.7nm的纳米晶颗粒组成;经过激光重熔后,熔融区内的晶粒尺寸明显减小,涂层与基体由机械结合变为冶金结合,涂层的表面显微硬度和耐腐蚀性能得到明显的提高。这一结果对于促进激光加工技术在纳米材料的应用具有一定的理论意义和实际价值。     

SiC纳米陶瓷粉末的激光烧结初探

在纳米材料的成型领域引入选择性激光烧结 ,进行了SiC纳米粉末材料的激光烧结实验 ,采用x射线衍射、SEM等手段对烧结制件的物相、微观组织等进行了分析。在此基础上 ,系统研究了各烧结参数对成型工艺的影响 ,提出了针对烧结不良现象的工艺措施 ,为纳米粉末陶瓷材料的自由成型提供了依据。研究表明 ,采用合理的工艺参数 ,通过选择性激光烧结可以实现SiC纳米陶瓷材料的自由成型 ,烧结制件材料晶粒有所长大 ,但仍保持纳米结构。成型过程中 ,部分粉末材料分解 ,分解产物也保持纳米结构。     

太阳能硅片电火花电解高效切割研究

提出了一种基于复合工作液的、以电火花电解复合加工技术对太阳能硅片进行切割的工艺方法。试验表明,高速走丝电火花线切割对太阳能硅片切割具有效率高、切缝窄、厚度薄且表面微裂纹很少甚至没有等特性。该工艺方法可为探索降低硅片的切割成本,提高硅材料的利用率,促使太阳能电池成本的显著降低,形成具有我国自主知识产权的太阳能硅片切割技术提供一些帮助。     

喷射电沉积块体多孔镍的研究

采用喷射电沉积方法制备块体多孔镍.分别选择不同的扫描方式、电流密度进行试验,分析了各试验参数对块体多孔镍形貌的影响规律,并应用图形处理软件ImageJ对多孔镍的孔隙率和相对密度进行分析,获得最佳试验参数.结果表明:采用扫描速率中间部位慢于边界部位、在块体各点均暂停的扫描方式,有利于多孔镍沉积均匀平整.随着电流密度的增加,镍沉积层明显变得致密,孔径减小,而孔隙率增大.     

NiCoCrAl-Y2O3涂层对TiAl金属间化合物高温抗氧化性的影响

分别用等离子喷涂和等离子-激光复合工艺,在TiAl金属间化合物表面制备NiCoCrAl-Y2O3涂层,对其进行高温氧化试验,并用XRD、SEM检测试样相组成及表面形貌,通过氧化动力学曲线、氧化物的组织结构形貌,分析两种不同工艺制备的NiCoCrAl-Y2O3涂层的高温氧化机理。     

选区顺序对激光直接制造TC4残余应力及变形的影响

为降低激光直接制造大型TC4构件的基底变形及残余应力,研究了不同选区顺序对分区扫描成形时基底变形及残余应力的影响。分别采用新定义的由外而内、由内而外选区顺序及常规的随机选区顺序进行沉积实验,并运用面结构光及X射线衍射检测方法对基底变形及沉积层残余应力进行测量。结果表明:不同选区顺序对成形件基底变形及残余应力影响显著,采用由外而内选区顺序可大幅减小基底变形,与随机选区顺序相比,基底最大变形量降低60%,但是在沉积层引入了较大的残余应力,最大残余应力达到了392 MPa;随机选区顺序下沉积层残余应力量级较小,最大残余应力仅约93 MPa,残余应力分布更为均匀。因此,分别采用由外而内及随机选区顺序进行前后期成形有利于减小和平衡大尺寸TC4成形件基底变形及残余应力。     

镍基合金粉末的选择性激光烧结试验研究

分析了金属粉末选择性激光烧结的工艺特点，通过镍基合金粉末F105的系列选择性激光烧结试验及其产物的微观结构分析，研究了金属粉末在激光作用下的熔凝过程以及各烧结参数对其熔凝过程的影响；对镍基F105合金粉末的激光烧结工艺进行了初步优化，通过多层烧结试验对获得的烧结工艺进行了试验验证。研究结果表明，采用优化工艺制备的烧结制件内部组织主要由大量微米量级的等轴晶与少量枝晶组成，结构致密。     

高速走丝电火花线切割工作液失效研究

研究了高速走丝电火花线切割加工中切割效率、表面粗糙度、表面微观形貌的变化,指出采用切割效率作为工作液失效的表征更为直观和准确。比较了加工中复合工作液电导率、蚀除产物浓度、pH值、黏度与切割效率的变化关系,并从蚀除产物、浓度、电化学等方面分析了工作液电导率变化的原因,指出加工中电解作用产生的铁离子等对工作液电导率的上升起着主导作用,电导率与切割效率有很大的关联性,因此电导率可作为衡量复合工作液失效的指标。     

镍的摩擦辅助喷射电沉积过程及沉积效率

分别使用传统喷射电沉积和摩擦辅助喷射电沉积技术制备一组不同沉积时间的镍沉积层,并采用非接触式表面三维形貌仪对其表面形貌进行观察,采用XRD分析沉积层的晶粒大小和织构随沉积时间的变化,用TEM观察沉积层组织机构的不同,通过沉积层的厚度分析对两种方法的沉积效率和稳定性进行比较。结果表明:传统喷射电沉积镍层随着沉积时间的增加表面逐渐变得粗糙,沉积时间由20 min增加至120 min时,粗糙度Ra值由212 nm增加至282 nm,而摩擦辅助喷射电沉积镍层可以始终保持光亮平整,Ra值由最初的228 nm逐渐减小,并最终稳定在171 nm左右;摩擦辅助装置的加入对喷射电沉积效率影响很小,但使沉积的均匀性和稳定性得以提高;同时,该装置细化晶粒,使平均晶粒大小由15.6 nm减少至10.9 nm。     

基于遗传神经网络的镍基高温合金激光熔覆层形貌质量预测

采用反向传播(back propagation,BP)人工神经网络(artificial aeural network,ANN)和遗传算法建立了激光熔覆层形貌质量(熔覆层高度、宽度及稀释率)与激光功率、送粉速率和扫描速率之间的遗传神经网络预测模型.设计正交试验得到预测模型训练样本数据,并在正交试验的基础上,用极差分析法分析了各加工参数对熔覆层形貌质量各个指标的影响规律.经过试验验证,遗传神经网络模型预测值与试验实测值误差不大于4.6%.结果表明,运用该模型可以为准确的选择镍基高温合金激光熔覆参数提供一定参考,从而有利于提高镍基高温合金激光熔覆层形貌质量.