基于正交实验的高电流密度铜电解槽结构优化

为减少高电流密度铜电解过程中阴极积瘤现象、降低残极率以及提高电流效率,本文基于多物理场耦合理论与正交实验方法,研究了进液管半径、阳极板底部圆角半径以及极间距对铜电解精炼效果的影响。单因素分析发现,随着进液管半径的增大或阳极圆角半径的增大,电流效率和阴极铜沉积厚度均匀性均呈现先增大后减小的趋势;随着极间距的增大,电流效率逐渐减小,阴极铜沉积厚度逐渐均匀。进行正交实验分析出使铜电解精炼效果优异的电解槽结构参数为：进液管半径3.5 mm,阳极底部圆角4 mm,极间距110 mm。本文为优化电解槽提高生产效率的研究提供理论指导。     

激光选区熔化成型腔内流场优化及飞溅去除研究

为减少激光选区熔化过程中飞溅物的残留,提高成型零件的质量,构建EOS M290型激光选区熔化设备成型腔的计算流体力学模型和流体流动颗粒追踪模型,研究不同进气速度、进气孔直径、进气孔拉伸长度和出气口栅格数量对成型腔内流场分布和飞溅颗粒去除概率的影响。结果表明,当316L不锈钢飞溅颗粒直径为10～100μm范围内的4种正态分布时,原模型在进气速度为3 m/s时,去除概率仅为69.25%;延长进气孔可以改善成型腔内流场的均匀性和抑制Coanda效应,进气速度为3 m/s,进气孔拉伸长度为90 mm时,去除概率提高到74.64%;进气速度为3 m/s时,出气口栅格数量从5增加到9,出气口中心平面均匀性指数从64.42%增加到78.57%;在粉床不被破坏的情况下,优化模型(进气孔直径4 mm、进气孔拉伸长度90 mm、出气口栅格数量8)的最大进气速度为4.46 m/s,飞溅颗粒去除概率提升至82.11%。     

大温度梯度下含锆型硅酸铝纤维板的透波性能

为探究微波冶金反应器内常用隔热保温材料——含锆型硅酸铝纤维板（ZAF）在温度梯度下的透波性能，首先采用谐振腔微扰法测量了ZAF在25～1000℃范围内的复介电常数；其次采用激光闪射法测量了ZAF在100～500℃范围内的热导率；最后基于电磁波传输线理论和传热理论研究了ZAF在频率、极化模式、入射角度及材料厚度等因素影响下的透波性能。结果表明：ZAF的介电常数随温度的增加整体变化幅度较小，介电损耗因子则在900℃之后呈指数型增大；ZAF的热导率随温度的增大而逐渐增加，其上升幅度约为39.65%；在2450MHz频率下，ZAF的功率透过系数大于0.9的比例要高于915MHz频率，且在相同频率下，水平极化模式（TM）的透波性能优于垂直极化模式（TE）；随着ZAF厚度的增加，其功率透过系数曲线出现了多个透波峰，且2450MHz频率下的透波峰数量多于915MHz频率；在TE极化模式下，微波以0°～30°入射时材料具有良好的透波性能，在TM极化模式下，微波以0°～60°入射时材料具有较高的透波性能，并且存在能使微波发生全透射的布儒斯特角。