陶瓷-金属焊接的方法与技术

概述了陶瓷-金属焊接的特点。综述了常见的6种焊接方法,包括钎焊、扩散连接、过渡液相连接、自蔓延高温合成连接、热压反应烧结连接和摩擦焊等,重点介绍了它们的工艺特点和研究现状。在此基础上,比较了各种方法的优缺点和适用范围,并对陶瓷-金属焊接的研究前景进行了展望。

电沉积铅改性304不锈钢双极板在模拟PEMFC环境中的性能

为提高304不锈钢双极板的耐腐蚀性能,分别采用直流和脉冲电刷镀铅对其表面改性.采用电化学方法测定了改性前后304不锈钢在模拟PEMFC环境下的极化曲线,在扫描电镜(SEM)下观察了模拟腐蚀后的表面形貌,并用伏安法测量了改性前后304不锈钢的接触电阻.在模拟PEMFC环境中,改性后304不锈钢自腐蚀电流密度由10.83μA/cm2下降至6.18μA/cm2.经200 h模拟腐蚀后,304不锈钢表面发生点蚀,而改性不锈钢板表面完整,未观察到明显腐蚀.改性后的接触电阻也有所降低.结果表明,电沉积铅能有效提高304不锈钢在模拟PEMFC环境中的耐腐蚀性能,可望满足PEMFC环境下长期耐腐蚀的要求.

碳化硼陶瓷加工工艺的研究

作为一种重要的特种陶瓷,碳化硼陶瓷已经在各个领域有了广泛的应用,但是其加工性能仍然成为制约碳化硼陶瓷发展的巨大阻力。本文介绍了碳化硼陶瓷在加工过程中存在的主要问题,阐述了各种加工工艺的特点和相应的加工机理,提出了碳化硼陶瓷加工工艺的选择方案及加工后的质量评价方法,并对碳化硼陶瓷加工的发展方向进行了评述。

磁控溅射CrNx薄膜的接触电阻及其耐腐蚀性能

采用磁控溅射工艺,在304不锈钢表面沉积CrNx薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察薄膜形貌,采用能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)分析薄膜的元素组成和化学价态;测试了其接触电阻及耐腐蚀性能。结果表明:薄膜以柱状晶方式生长,主要由Cr2N和Cr组成;在质子交换膜燃料电池电堆的组装力范围内接触电阻降低明显;在模拟电池环境腐蚀溶液中腐蚀电流降低明显,耐腐蚀性能显著增强。

硅铝型天然陶瓷矿物添加剂对柴油机油润滑性能的影响

采用端面式摩擦磨损试验机考察平均粒径约为1μm的羟基硅酸铝(Al2[Si2O5](OH)4)天然矿物微粉作为重载车辆柴油机油添加剂的摩擦学性能,利用SEM、EDS和纳米压痕仪对摩擦表面进行形貌、元素和微观力学性能分析。结果表明,硅酸铝矿物微粉作为柴油机油(50CC润滑油)添加剂具有优异的摩擦学性能,可显著提升50CC润滑油的抗磨减摩性能,且在0.75%(质量分数)的添加量下表现出最佳的摩擦学性能。硅酸铝矿物可在摩擦表面形成一层富含Si、Al、O等元素的摩擦表面膜,该膜层的平均硬度达到7.05 GPa,较基础油润滑摩擦表面平均硬度高69.8%,而平均弹性模量(E)达237.4 GPa,与基体金属相当。

摩擦试验条件对凹凸棒石黏土润滑油添加剂摩擦学性能的影响

采用往复滑动磨损试验机评价凹凸棒石黏土天然矿物材料作为润滑油添加剂的摩擦学性能,利用4因素3水平正交试验方法系统研究摩擦过程中载荷、往复频率、滑动时间和凹凸棒石黏土含量对其作为添加剂的抗磨、减摩性能的影响。摩擦过程中,通过原位测量摩擦表面接触电阻的变化,监测凹凸棒石黏土形成摩擦反应膜的动态形成过程。摩擦学试验结束后,利用扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)分析磨损表面的形貌与元素组成,探讨凹凸棒石黏土添加剂的减摩润滑机理。结果表明,表面修饰棒状凹凸棒石黏土天然矿物材料作为润滑油添加剂具有优良的摩擦学性能,含凹凸棒石粉体润滑油作用下的摩擦表面形成了一层富含Si、Mg、Al、O等元素的不导电摩擦反应膜,并分布大量纳米尺度的硅酸盐颗粒物,从而显著降低摩擦,减少磨损。摩擦过程中载荷、往复频率、摩擦时间和凹凸棒石添加量4个因素对凹凸棒石添加剂减摩和抗磨性能影响的主次顺序均为:载荷>添加量>往复频率>时间。

碳化硼厚板的激光切割工艺及其机制

介绍了碳化硼陶瓷加工中存在的主要问题,将激光技术应用于加工碳化硼陶瓷上,研究出一种新型加工方法,设计出两种有效的激光切割方法并对碳化硼陶瓷进行切割。在实验基础上分析了激光加工参数对加工的影响,采用扫描电镜(SEM)对各种激光切割工艺的断口进行分析和讨论,提出激光加工碳化硼陶瓷的自行断裂机制。实验结果表明,在特定的功率下激光能够用来加工碳化硼陶瓷厚板。对于厚度为5.5 mm碳化硼陶瓷板,Nd∶YAG激光平均功率为130 W时,激光束沿同一位置重复走刀两次即可切断,最高切割速度可达到120 mm/min,可以做到无微裂纹切割。

改善Al对B4C润湿性的研究

依据金属Al的特性及其与B4C相互作用的关系，在理论上分析Al对B4C的润湿性，分析理论润湿性与实际润湿性差异的原因，在此基础上，通过实验寻求改善Al对B4C润湿性的方法和工艺，发现升高温度可以改善润湿性，温度由1050℃升至1100℃时，润湿角θ由52°降至23°；在Al中添加小量Mg后，真空1×10～Pa，温度1100℃×3h时Al对B4C润湿角由原来的23°降至9°。

用声发射信号和改进的BP神经网络预测磨削表面粗糙度

针对磨削表面粗糙度传统BP（Back Propagation）神经网络模型在线预测时存在预测精度低、误差大等问题,以磨削声发射信号的RMS值、FFT值、标准差、方差和偏斜度5参量为输入单元,建立了三层BP神经网络来预测磨削表面粗糙度,并应用附加动量法和自适应学习速率法对其进行了改进。通过仿真优化了隐层单元数,利用模型对磨削加工10个频段的声发射信号样本进行优选,确定将300400kHz的声发射（Acoustic Emission,AE）信号作为表面粗糙度预测模型学习样本频段。实验结果显示：改进后的BP预测模型与传统BP模型相比,具有收敛速度快、预测精度高的特点,相对误差可控制在8.66%以内。

红外CCD在线温度场测量误差分析

红外CCD是通过采集高于绝对零度物体发出红外线并转化为图像来进行在线温度场测量的,得到的图像与物体的本身有一定的对应关系。由于受到很多干扰因素的影响,得到的温度场信息并不完全准确。造成的误差有很多,包括光学系统的误差、CCD器件本身带来的误差,还有就是红外辐射的干扰。对于前两者通过图像处理方法可以消除一部分误差,而红外辐射的干扰随机性比较大,利用一般的图像处理不能够完全解决。采用预埋热电偶的方法实时监测几个固定点的温度,然后利用这几个点的温度与CCD测的温度相比较,从而实时来校准系统的发射率。并利用修正后的系统发射率来计算被测物体的温度场分布,为了防止温度只是由于突然改变的系统的发射率发生突变。由此设计了温度场实时校准数学模型和修正系统,消除了部分温度场在线测量误差和突变,实现了红外CCD在线温度场的准确测量。实验结果表明,利用温度场实时修正系统来消除红外CCD温度场实时测量误差是可行的。

B4C基3DMC防护材料研制

在分析B4C和Al力学特性的基础上，提出三维微观结构复合概念。根据结构决定性能的原则设计材料结构，确定工艺，通过烧结试验优化工艺参数，获得兼有B4C和Al合金特性的B4C基3DMC材料。

工作电压对喷射电沉积Ni镀层形貌及性能的影响

采用喷射电沉积技术制备了Ni镀层。研究了工作电压对电流特性、镀层表面形貌、显微硬度和摩擦学性能的影响。结果表明：随着工作电压的升高,平均电流密度逐渐增大,镀层的显微硬度和耐磨性逐渐增强,镀层表面的平整度和减摩效果下降。

靶流对磁控溅射CrN金属双极板耐腐蚀性能的影响

为改善燃料电池金属双极板的电阻及抗腐蚀性能,采用磁控溅射工艺,在304不锈钢表面沉积CrN薄膜。分析了不同靶电流对膜层表面形貌和相结构的影响,测试其接触电阻及耐腐蚀性能。结果表明,表面改性后的不锈钢双极板导电性良好,在质子交换膜燃料电池电堆的组装力范围内,与Toray碳纸的接触电阻为22.65–24 m?/cm2。双极板的耐腐蚀性能相对于未处理的304不锈钢基体有了显著的增强:在80℃的0.05 mol/LH2SO4+2 mg/L F–的模拟电池环境腐蚀溶液中,改性后双极板的腐蚀电流为0.5×10–6 A/cm2,比304不锈钢小1个数量级。随着电流的增加,双极板耐腐蚀性和导电性能提高。

碳化硼表面金属化初步研究

为了降低碳化硼(B,C)与金属钎焊连接的温度,采用真空熔结Al基钎料的方法,在1000℃时对其进行了表面金属化处理,SEM和EDAX观察分析B4C与钎料结合断面的形貌和元素面分布,发现B4C与钎料界面发生了互扩散,界面结合致密,形成冶金结合.