回转体表面掩膜微细电解加工有限元分析及试验研究

针对在回转体零件表面加工微织构的难题,文中建立了回转体表面微细电解加工的多物理场耦合数学模型,利用COMSOL Multiphysics软件进行了仿真求解。设计了掩膜电解加工专用夹具和电解液系统,优化了电解液的流道结构,在较低加工电压和较短加工时间的条件下,开展了工艺试验。通过对比分析微坑深度的仿真值和测量值,验证了加工过程多物理场耦合仿真模型的准确性,得到了形状精度高、均匀排布的直径为φ200μm的微坑阵列,为在回转体表面加工微织构提供了一种合理有效的方法。

回转体表面喷射电沉积Ni-P-ZrO2复合镀层耐腐蚀性能研究

为延长回转体零件的使用寿命,提高其耐腐蚀性能,本文利用喷射电沉积技术在45钢外圆表面制备Ni-P合金镀层和Ni-P-ZrO2复合镀层,采用扫描电镜、腐蚀失重法和电化学测试分析等测试手段对Ni-P-ZrO2复合镀层、Ni-P合金镀层和45钢基体在50 g/L NaCl溶液中的表面形貌和耐腐蚀性能进行研究,并探究腐蚀机理。研究表明:Ni-P-ZrO2镀层相对Ni-P镀层表面致密度更高,缺陷较少;浸泡相同时间,Ni-P-ZrO2镀层的失重量最小,腐蚀速率最小;电化学测试实验中,Ni-P-ZrO2复合镀层的腐蚀电流最低(43.2×10^-5 A/cm^2),共沉积ZrO2颗粒后,Ni-P-ZrO2复合镀层容抗弧半径更大,极化电阻值Rp增大为Ni-P合金的3倍,双层电容值Cd由4.7438μF/cm^2降低为3.8872μF/cm^2。在相同条件下腐蚀后,Ni-P-ZrO2复合镀层的表面较为完好,腐蚀产物较少;Ni-P合金次之,有较多黑色腐蚀产物;45钢表面形貌最差。综上,采用喷射电沉积在回转体表面制备的Ni-P-ZrO2复合镀层相对Ni-P合金镀层和45钢基体表现出更优良的耐腐蚀性能。

磁场辅助下ZrO2纳米颗粒质量浓度对镀层耐磨性能的影响研究

为了进一步延长45钢工件的耐磨性能,减少企业维修和更换45钢类零件的成本,在传统材料45钢表面,开展了稳恒磁场辅助的电喷镀试验研究,通过配制不同ZrO2纳米颗粒质量浓度的镀液,制备了Ni-P-ZrO2镀层,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、显微硬度检测仪和共聚焦显微镜等仪器对镀层表面形貌、Zr元素含量、显微硬度以及耐磨性能进行了分析。研究发现:ZrO2纳米颗粒和稳恒磁场的加入改善了镀层表面形貌,提高了显微硬度和耐磨性能;当ZrO2纳米颗粒质量浓度达到15 g/L时,ZrO2纳米颗粒易出现团聚现象,不利于镀层表面性能的进一步提升。磁场辅助下,镀液中ZrO2纳米颗粒质量浓度为10 g/L时,得到的镀层表面更加平整、显微硬度最高达到了739.30HV,且磨痕宽度、深度以及截面面积达到最小值,分别为367.617、5.673μm和1 288.155μm2,镀层耐磨性能最佳。

电解加工交叉孔相贯处过渡圆弧的试验研究

[目的]为进一步提高柴油发动机的燃油效率,降低发动机零部件的更换和维修成本,对利用电解加工技术去除燃油喷射体内交叉孔相贯处的锐边和毛刺,且精确控制过渡圆弧半径进行研究。[方法]基于COMSOL Multiphysics建立电解加工交叉孔相贯处过渡圆弧的加工过程模型,研究阴极结构、加工时间对过渡圆弧半径的影响规律,并对阴极结构进行优化设计,得到优化阴极,建立优化阴极的交叉孔相贯处过渡圆弧的加工过程模型,并进行优化阴极电解加工去除交叉孔相贯处锐边和毛刺的工艺试验,对比分析试验和仿真得到的过渡圆弧半径。[结果]优化阴极电解加工去除了交叉孔相贯处的锐边和毛刺,精确控制过渡圆弧平均半径(R)为2.029 mm,达到R=(2±0.2)mm的尺寸要求。建立的电解加工过程模型可以准确预测过渡圆弧的尺寸,减少试验工作量,指导了阴极的结构设计和工艺试验的参数选择。[结论]最终得到的优化阴极可以精确控制电解加工交叉孔相贯处过渡圆弧半径达到R=(2±0.2)mm。

纳米稀土CeO2掺杂对Ni-Fe-Co-P合金镀层性能的影响

利用喷射电沉积技术制备了Ni-Fe-Co-P-CeO2复合镀层。通过SEM、XRD、EDS等测试了复合镀层的表面形貌、截面形貌、物相结构和组成成分,同时,表征了复合镀层的硬度、耐磨和耐蚀性能,探究和分析了纳米稀土CeO2颗粒浓度对镀层性能的影响。结果表明:该多元复合镀层为非晶态结构;随着镀液中CeO2颗粒浓度的增加,复合镀层的显微硬度、耐磨性和耐蚀性均呈先增强后减弱的趋势;镀液中CeO2颗粒浓度为1 g/L时,复合镀层的表面均匀致密,其HV0.1显微硬度达到最大值5982 MPa,且具有最优的耐磨和耐蚀性能。