无掩模定域性电沉积微镍柱工艺研究

无掩模定域性电沉积技术是一种以增材制造方式进行电化学沉积的先进制造方法。用定域性电沉积方法沉积微镍柱结构,通过实体显微镜和扫描电镜观察微镍柱沉积高度、直径及微观形貌,并根据测量结果计算平均沉积速率,设计双因素实验研究脉冲电压、电解液浓度、添加剂及电极间隙对定域性电沉积微镍柱的影响。结果表明:微镍柱平均直径及平均沉积速率随脉冲电压增大均快速增大,脉冲电压大于4.0V时微镍柱更为致密,但表面弯曲且粗细不均;不同脉冲电压下,改变电解液浓度产生的影响不同,主要影响微镍柱沉积速率及表面形貌;添加剂(PPS-OH)使微镍柱表面形貌变得光滑平整、光亮度增加,微镍柱平均直径及沉积速率随添加剂含量增大而减小;电极间隙主要影响微镍柱沉积形态及沉积速率,电极间隙大于10μm时沉积得到的微镍柱逐渐呈现圆锥状,平均沉积速率减小明显。当脉冲电压4.2V、氨基磺酸镍含量300g/L、添加剂(PPS-OH)含量0.5g/L及电极间隙10μm时,无掩模定域性电沉积得到的微镍柱形状规整、粗细均匀且表面光滑平整。

基于离子液射流定域电沉积的微镍柱成形研究

为提高定域电沉积三维金属微结构的加工效率和质量,采用离子液射流定域电沉积方式制备直径50~100μm、高度450~500μm的微镍柱,探究了工艺参数对沉积速率、微镍柱直径和微观形貌的影响。结果表明,在选定的参数范围内,微镍柱直径和沉积速率随着电压的增大同时增大,占空比对微镍柱沉积速率的影响高于对平均直径的影响,而脉冲频率对于微镍柱沉积速率影响不大。通过体式显微镜观察微镍柱微观形貌呈尖端效应,表明在阳极尖端半径对应区域和离子液射流范围内的共有区域具有电沉积定域性和优先性。合理控制阳极运动轨迹,调节参数为极间电压4.4 V、占空比50%、脉冲频率10 kHz时,可获得轮廓平直、表面致密的直径为61μm微镍柱。

全球化背景下产业转型促进乡村振兴探讨--以洞庭湖区为例

全球化加剧国家区域内的不平衡发展,因此,有必要深入分析全球化对农村发展的影响。以洞庭湖区为例,分析其改革开放以来的产业转型过程。结果表明,在全球化外部力量的推动下,洞庭湖区农村发展要素相互作用进行重组,并与农村内部发展需求相结合,共同推动农村产业转型,其主要转型路径是“要素流动结构调整功能扩张”。洞庭湖区农村干部的良好领导和集体经济的发展是洞庭湖区产业转型的重要催化剂。村级企业的重组赋予洞庭湖区工业发展的活力、参与全球市场竞争的能力和克服障碍的发展韧性。可以为中国乡村振兴走向全球化提供启示。

定域性电化学增材制造三维微螺旋构件工艺

针对电化学增材制造已有较多探究,但研究内容多为工艺参数对柱体成形质量的影响,工艺参数对微螺旋构件的影响尚缺乏系统研究。通过单因素试验法研究极间电压、脉冲占空比和初始极间隙对微螺旋结构直径、体沉积速率和表面形貌的影响,采用数字显微镜及扫描电镜对微螺旋构件进行检测,得出极间电压为4.0~4.4 V时,可以制备出直径均匀、形状规整的微螺旋结构,微螺旋结构体沉积速率由210μm^(3)/s增长至5 728μm^(3)/s;而电压增至4.6 V时,微螺旋结构出现大量瘤状沉积。当初始极间隙从5μm增加到20μm时,微螺旋结构平均直径由128μm增长至163μm。极间电压为4.2 V、初始极间隙为10~20μm时,随着初始极间隙的增大,微螺旋结构底部明显变粗,直径波动较大。研究结果表明,采用三轴联动控制阳极运动轨迹,定域电化学增材制造三维微螺旋构件,是三维金属微结构一种可行的技术方法。试验优化参数为极间电压4.2 V、脉冲占空比60%和初始极间隙5μm时,得到微观形貌质量较好、直径均匀的微螺旋构件(圈数为2圈、螺距为400μm)。

工艺参数对定间距电沉积微镍柱表面形貌的影响

电沉积过程中电极极间距的恒定可以有效地提高电沉积的沉积效果,研究了脉冲电压幅值、脉冲占空比和负向脉冲电流对微镍柱表面形貌的影响。为了探索当极间距恒定后脉冲电压幅值、脉冲占空比和负向脉冲电流对微镍柱表面形貌的影响,采用扫描电子显微镜和体式显微镜观测微镍柱表面形貌,采用COMSOL Multiphysic软件对电流密度和电场强度进行仿真验证,研究各个工艺参数对微镍柱表面形貌的影响,对比在相同参数下定间距与变间距沉积、有无负向脉冲电流的微镍柱的表面形貌。结果表明:在定间距下,电压在4.1~4.7V时,可以得到圆柱度较好且平均直径在47~100μm的微镍柱;在电压为4.7V时,微镍柱呈尖锥状,无分叉现象和瘤状沉积,随着电压的增加,沉积速率从0.33μm/s增长到0.7μm/s,优化后的负向脉冲电流参数为电压2V,频率0.5kHz,占空比60%,单个周期内正负脉冲个数比值5:1。恒定极间距可以改善微镍柱呈堆叠状沉积的现象,增加负向脉冲可以对微镍柱实现一定的修整效果,同时起到消溶沉积层的微毛刺、微凸起和枝状晶作用。

激光重熔参数对镍基纳米TiN复合电沉积镀层性能的影响

目的在Ni Cr20Ti Al基体材料上进行镍基纳米Ti N电沉积复合镀后再开展激光重熔工艺,研究激光重熔参数对镀层表面质量、结合力及硬度的影响。方法采用正交实验,研究不同激光重熔参数(扫描速率、搭接量、离焦量等)对重熔镀层的影响,采用显微硬度计、扫描电镜和划痕仪进行硬度、表面形貌和结合力检测,以得到较优工艺参数。结果通过控制重熔参数对镀层表面能量和表面形貌的影响,以降低表面性能差异,以得到了激光重熔较佳工艺参数为:电流115 A,脉宽为8 ms,频率为10 Hz,离焦量15 mm,扫描速度230 mm/min,使获得的镀层表面形貌比较平整,结合力提高到大于60 N,硬度值平均为632HV,并且硬度分布均匀。结论激光重熔工艺可消除纳米复合电沉积过程中产生的间隙,纳米复合镀层致密均匀,镀层与基体之间产生良好的冶金结合,镀层表面硬度分布均匀,力学性能趋近一致。

磁场方向对脉冲电沉积制备Ni-ZrO2纳米复合镀层性能的影响

目的研究有无磁场条件和垂直、平行两种磁场方向对脉冲电沉积制备Ni-ZrO2纳米复合镀层性能的影响。方法以45#钢作为基体,采用脉冲电沉积和磁场-脉冲电沉积法成功制备Ni-ZrO2纳米复合镀层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)观察纳米复合镀层的表面形貌、微观结构和表面粗糙度,利用显微硬度计、划痕仪、摩擦磨损试验机对纳米复合镀层进行显微硬度、结合力和摩擦磨损性能等力学性能研究。结果相同工艺条件下,垂直磁场-脉冲电沉积条件制备的Ni-ZrO2纳米复合镀层的晶粒形状为金子塔状,镀层表面粗糙度有所改善,复合镀层显微硬度值最高,为370HV。平行磁场-脉冲电沉积条件下制备的Ni-ZrO2纳米复合镀层表面平整,均匀致密,复合镀层中Zr的质量分数为8.27%,表面粗糙度Ra和Rq值分别为82nm和105nm,镀层结合力为337N,磨损量低于其他两种镀层的磨损量。结论施加磁场后,在磁场MHD效应作用下,纳米复合镀层表面形貌平整,均匀致密,显微硬度提高,并且与基体结合性能和耐磨性都优于无磁场条件下制备的纳米复合镀层。平行方向磁场对Ni-ZrO2纳米复合镀层的力学性能有更明显的促进作用。

垂直磁场作用下电沉积数值分析与实验

对电沉积过程中磁场、电场和流场进行数值分析并利用COMSOL仿真软件进行数值求解,得到了无磁场作用和0.2T垂直磁场作用下流体流场分布、镀液中电场分布以及不同时间段镀层厚度变化特征的数值结果,并对其进行了对比分析.为了解磁场对电沉积过程的影响规律,分别在施加0、0.2、0.4和0.8T磁场作用下电沉积镍,对比实验和数值分析结果表明,镀层厚度仿真值和实验值变化趋势接近,无磁场条件下平均绝对偏差为0.443μm,0.2T磁场条件下平均绝对偏差为0.425μm.施加0.2T垂直磁场作用后,镀层的平均厚度较无磁场作用下增加了11%,与仿真结果一致,并且随着磁场强度的增加,镀层晶粒细化度、表面质量得到进一步提高.分析结果表明数值分析可以较为精确地反映磁场对电沉积过程的影响作用.

磁场下电沉积镍晶微铸件表面形貌与织构研究

磁场作用下电沉积制备镍晶微铸件,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射图谱(XRD)分析了电流密度和磁场强度对镍晶微铸件的表面形貌及组织结构的影响。结果表明:随着电流密度的增加,镍晶微铸件电铸层的织构取向发生变化,由(111)方向变为(200)方向,微铸件的表面晶粒呈现出先减小后增大的规律。随着磁场强度的增加,镍晶微铸件电铸层(200)晶面织构得到抑制,(111)晶面织构得到加强,微铸件的表面晶粒随着磁场强度的增加得到持续细化。

复合电沉积工艺参数对镍晶微铸件表面性能的影响

目的将超声波、磁场引入到微电铸过程中,改善电沉积镍晶微构件的表面性能。方法改变电流密度、脉冲占空比、超声波功率、磁场强度的方向和强度,进行电沉积镍晶微铸件,分析这些工艺参数对微铸件表面形貌和显微硬度的影响。结果微铸件的显微硬度随磁场强度的增大而显著提高,随着阴极电流密度、超声波功率及脉冲占空比的增大呈现出先升高、后下降的规律,其中脉冲占空比对电铸层显微硬度的影响较弱。优选的工艺参数为:垂直磁场强度0.8 T,阴极电流密度2 A/dm2,超声波功率240W,脉冲占空比20%。结论引入超声波和磁场后可优化电沉积环境,细化电铸层晶粒尺寸,改善电铸层微观形貌,提高微铸件显微硬度。

热处理对Ni-TiN纳米复合镀层结构和性能的影响

目的进一步提高脉冲-超声电沉积Ni-TiN纳米复合镀层的显微硬度,改善镀层的耐磨性。方法利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损仪器,对经200~600℃热处理后Ni-TiN纳米复合镀层的表面形貌、内部组织结构、显微硬度和磨损性能进行检测,研究了热处理方式对复合镀层的表面形貌、晶相组织、显微硬度和耐磨性的影响。结果经300℃保温1.5 h后的镀层表面最为平整和光滑。同时镀层开始实现非晶态向晶态演变,并且镀层硬度最高,其值高达815HV。随热处理温度的升高,镀层晶粒变大,表面平整度降低。经600℃热处理,保温1.5h后,镀层的耐磨性最佳,磨损量仅为13.2 mg。结论经热处理之后,镀层硬度得到一定程度的提高,主要是TiN纳米粒子起到弥散和细晶强化作用。耐磨性得到有效改善,主要是由于镀层韧性、镀层和基体间的结合力得到提高,镀层形成一层致密的氧化膜的原因。

工程教育认证背景下的应用型机械类人才工程能力培养体系的构建

随着高等工程教育改革和社会发展,工程教育认证已经在我国高等工程专业实施,其核心理念是以产出为导向,以学生为中心设计实施教学活动,是高等教育工程观的重要转变。分析了应用型高校机械类人才的工程能力内涵,提出人才培养目标设置应结合区域经济发展需求、行业发展现状和学校定位,按照工程专业认证标准,构建了以技术实施型人才为培养目标的工程技术体系和"回归工程实践"的课程建设思路,培养学生的工程实践能力。

电流作用方式对Ni-TiN纳米复合镀层耐蚀性的影响

分别采用直流、单脉冲、正负脉冲三种电流作用方式,在45#钢基体上制备了Ni-TiN纳米复合镀层。研究了不同电流作用方式下所得镀层的表面形貌和耐蚀性。结果表明:在正负脉冲电流方式作用下得到的镀层具有最致密的组织,并且耐蚀性最佳。

基于Hessian矩阵的多结构光条纹中心快速提取方法

使用结构光方法对物体进行三维检测时,需要对图像中结构光条纹中心快速、准确提取。为提高检测速度,可向待测物体同时投射多结构光条。为实现多结构光条纹识别和亚像素中心快速提取,本文提出一种基于Hessian的多结构光条纹亚像素中心提取方法。该方法首先对多结构光条纹进行识别,根据识别的结构光条纹计算各条纹上的极值点,最后在极值点像素位置附近区域确定结构光条纹的亚像素中心。实验表明,该方法减小了Hessian矩阵算法的运算量,提高了结构光亚像素中心提取速度,能满足多结构光条纹识别和亚像素中心快速提取的需要。

超声电沉积Ni-TiN纳米复合镀层的摩擦磨损性能

用超声电沉积法在45钢基体上制备Ni-TiN纳米复合镀层,研究了超声功率和电流密度对该复合镀层摩擦磨损性能的影响。结果表明:超声功率为300 W、电流密度为4 A/dm^(2)时,摩擦系数和磨损量均达到最低值,具有最佳的摩擦磨损性能。

农业生态效率评价及影响因素研究——以新疆兵团农业为例

在DEA框架下测算新疆兵团农业在特定环境压力下的生态效率,并采用截断回归和自举估计法分析农业生态效率的影响因素。研究结果表明:新疆兵团农业的生态效率很低,在特定环境压力下团场之间的生态效率差异很小,管理活动中生态无效率和技术无效率密切相关。资源过度消耗和污染物过量排放是新疆兵团农业生态效率较低的主要原因,因此,依靠农业科技进步,提高劳动者素质,转变农业发展方式是提高兵团农业生态效率的重要途径。

农业清洁生产中农民农药施用行为及影响因素研究——以洞庭湖生态经济区为例

以洞庭湖生态经济区为例,随机问卷调查了924名农民,使用二元Logistic回归模型来检验农药施用行为意愿的影响因素。结果表明:农民对环境的关注、农药残留认知的提高、对农产品质量关注和农药施用量的控制显著地反映了农民减少农药施用的意愿;同时非农收入的增加对农药施用量的减少有负面影响。研究还表明,农民自我约束比政府规制更加有效,国家应提高农民环保意识,对农药施用量进行控制,提高农药的施用效率。

机械手运动学仿真的实现

介绍了建立一个适用于机械手运动学的仿真软件系统。该系统是在Windows平台上,采用VC++和OpenGL图形库,表示机械手各关节图形模型,开发机械手运动的三维动态模拟软件。并以Stanford机械手为例,实现了机械手三维图形仿真。

应用型机械类专业创新创业教育的研究与实践

培养适应新一轮产业革命和新产业发展的创新型工程技术人才,是工科专业开展创新创业教育的目标。根据地方综合性大学专业特点和培养人才定位,将创新创业教育与传统工科专业新工科建设相结合,确定了应用型机械类专业的创新创业教育理念和建设思路,构建了"一主线、三平台、多模块"的系统性创新创业教育体系,并通过实践得出专兼职"双师并教"教师队伍和校内外多资源协同的实践教学平台是确保创新创业教育有效实施的重要条件。对专业融合开展创新创业教育进行了可行的探索。

基于ROS平台机器人导航避障系统设计与开发

基于ROS工业机器人开源平台,应用C++语言进行了移动机器人导航避障系统的设计与开发。选用激光雷达作为位置传感器,融合视觉里程计、轮式里程计和IMU里程计三大里程计数据,采用传统定位与SLAM算法创建地图,应用AMCL算法准确确定移动机器人位置;对移动机器人使用A*算法进行全局路径规划、DWA算法进行局部路径规划,并且使用模糊BUG2算法作为核心算法实现局部避障器融入ROS规划系统中,应用C++语言开发程序,在移动机器人Robotino在地图上的两个点进行导航和避障测试。结果表明,只要合理设置机器人和障碍物之间相对运动速度,机器人可以规划出一条躲避缓慢移动障碍物、全局较优路径。