双轴式不定偏心法对提高磁粒研磨轨迹均匀性的研究

为解决TC4钛合金表面研磨不均匀、研磨轨迹重叠与加工效率低的问题,提出1种双轴式不定偏心磁粒研磨法。利用Adams软件模拟单颗磨粒的运动轨迹,采用统计方法计算运动轨迹密度的标准差值,作为平面运动轨迹均匀性的定量评价值。采用单轴式磁粒研磨法、双轴式定心磁粒研磨法和双轴式不定心磁粒研磨法在主轴转速350 r/min,研磨间隙1.5 mm的实验条件下对TC4钛合金平面研磨60 min,通过表面粗糙度、平面度大小和表面形貌来表征工件的表面均匀性。结果表明相同实验条件下采用双轴式不定偏心磁粒研磨法进行表面光整加工,粗糙度Ra由3.60μm下降到0.21μm,最大高度差由41.0μm变为6.3μm,平面度由0.0297 mm变为0.0072 mm,相比较于其它2种加工方式,双轴式不定偏心磁粒研磨既可以提高研磨效率,又可以使磨粒的运动轨迹密集程度大幅度减小,研磨轨迹更加均匀,有效去除了工件表面缺陷,显著提升表面均匀性。

磁性复合流体抛光过程中水分对抛光性能的影响

磁性复合流体(Magnetic Compound Fluid,MCF)具有优异的抛光性能,然而MCF抛光液中的水分在抛光过程中流失,抛光性能随之降低,这将增加抛光成本并严重影响MCF抛光的工程应用。针对磁性复合流体抛光液在抛光过程中水分流失的问题,探究了抛光过程中MCF水分含量对MCF形貌特征、抛光区域温度、正压力与抛光质量的关系,构建MCF中水分对抛光质量的影响机理。首先,分析了抛光过程中不同水分占比抛光液对抛光性能的影响规律,采用工业相机观察MCF抛光液抛光前后的形貌特征。然后,通过总结抛光过程温升-磁流体状态-抛光作用力-抛光质量的内在联系,构建不同水分含量MCF的抛光机理。最后,通过向MCF抛光液中定量补充水分,有效地缓解了MCF抛光液抛光效果降低的问题。实验结果表明:(1)当MCF抛光液水分占比为45%时初始抛光效果较好,抛光10 min内工件的表面粗糙度由0.410μm下降到0.007μm;而使用已持续抛光50 min的MCF加工10 min后工件的表面粗糙度由0.576μm下降到0.173μm。MCF随着抛光时间的增加MCF抛光性能大幅下降;(2)随着抛光液中含水量的降低,抛光时磁性颗粒形成的链状结构恢复能力变差,进而影响其抛光性能;(3)在抛光过程中向MCF抛光液补充水分后,抛光结束时工件的表面粗糙度下降率由无添加时的69.97%提高至86.69%,材料去除率由0.95×10^(8)μm^(3)/min提升到1.45×10^(8)μm^(3)/min,抛光正压力由3.7 N提升到4.2 N。当抛光过程中补充水分,使MCF的水含量占比维持在45%左右时,可以保持其长效稳定的抛光能力,有效地延长MCF的使用寿命。

响应面法优化爵床总黄酮的提取工艺及理化性质

目的:采用响应面法优化爵床总黄酮的回流提取工艺,并对其进行稳定性和抗氧化活性考察。方法:以爵床为药材,选择不同的料液比、乙醇体积分数、提取时间和提取温度作为单因素,以爵床总黄酮提取量为指标,进行单因素考察;继而运用响应面法进行优化,获得最佳提取工艺。通过设定不同的温度、光照、pH以及金属离子等条件,考察爵床总黄酮的稳定性;通过对DPPH自由基清除率进行测定,评价其抗氧化活性。结果:爵床总黄酮提取工艺的最佳条件,料液比1:23 g/mL、乙醇体积分数55%、提取时间20 min、提取温度70℃;提取量为9.02 mg/g。稳定性试验结果表明,爵床总黄酮在30~90℃、pH4~9条件下较稳定,在金属离子Cu^(2+)、Fe^(2+)、Zn^(2+)、Al^(3+)、Ba^(2+)条件下较不稳定。DPPH自由基清除率结果表明,爵床总黄酮对DPPH自由基的IC50为0.079 mg/mL。结论:响应面法优化爵床总黄酮回流提取工艺稳定、可靠,提取物具有一定的稳定性和抗氧化活性。

改性纳米金刚石增强增韧医用口腔复合树脂的研究

以爆轰法合成的纳米金刚石作为填料,加入到双酚A型口腔用光固化复合树脂中,研究了纳米金刚石对树脂性能的影响。金刚石用硅烷偶联剂进行表面改性。结果发现:偶联剂化学接枝到金刚石表面,改性后的金刚石在乙醇中的分散稳定性得到提高;加入0.2%(质量分数)的改性纳米金刚石后,复合树脂的挠曲强度和硬度分别提高35.4%和29.8%,改性金刚石的增强作用明显优于未经改性的金刚石;同时金刚石的加入也改善了树脂的韧性。

基于人工神经网络BTA钻削时表面粗糙度的预测

为解决深孔加工中表面粗糙度在线检测困难这一问题,提出一种基于BP神经网络的表面粗糙度在线辨识方法,并以BTA钻削为例,建立表面粗糙度BP神经网络在线辨识模型,并将其引入钻削加工领域。该模型能方便地预测钻削加工参数对加工表面粗糙度的影响,有助于准确认识已加工表面质量随切削参数的变化规律,为切削参数的优选和表面粗糙度的控制提供了依据。实验和仿真结果表明,基于BP神经网络模型能够很好地预测表面粗糙度,对提高加工表面粗糙度具有一定的指导意义。

酪蛋白磷酸肽-无定形磷酸钙对酸蚀牙釉质显微硬度的影响

目的用显微硬度测量法研究酪蛋白磷酸肽-无定形磷酸钙(casein phosphopeptide-amorphous calcium phos-phate,CPP-ACP)对碳酸饮料酸蚀后的牙釉质的再矿化作用。方法收集临床拔除的第三磨牙共15颗,制成牙釉质样本30个,完全随机分为:去离子水组(阴性对照组)、CPP-ACP组(实验组)、氟保护漆组(阳性对照组),每组10个样本。各组样本分别用可口可乐酸蚀,7次/d,每次2 min,8 h内完成,共7 d,然后分别进行再矿化处理。去离子水组置于去离子水中,不做其他处理;CPP-ACP组和氟保护漆组分别用CPP-ACP和氟保护漆处理。分别在酸蚀前、酸蚀后和再矿化后用维氏显微硬度计测定釉质表面硬度并进行扫描电镜观察。结果经可口可乐酸蚀后的牙釉质表面硬度值较酸蚀前有明显下降(P<0.05);经再矿化处理后,CPP-ACP组和氟保护漆组牙釉质表面硬度值与去离子水组相比均有统计学差异(P<0.05);CPP-ACP组和氟保护漆组之间的差异有统计学意义(P<0.05)。扫描电镜观察结果显示:CPP-ACP组和氟保护漆组经过再矿化处理后,脱矿釉质表面有矿物质沉积。结论 CPP-ACP能促进钙盐沉积于脱矿釉质表面而提高酸蚀牙釉质的显微硬度,显著促进酸蚀釉质再矿化。

高速微铣削Al_2O_3工程陶瓷工艺参数试验研究

Al2O3工程陶瓷因高强度、高硬度、耐高温等优良特性被广泛应用于航空航天、国防工业、微电子工业等领域。验证了利用金刚石涂层刀具高速精密微细铣削Al2O3工程陶瓷材料的可行性。通过小型高速微铣床对陶瓷工件进行全径铣削微沟槽正交试验,评价指标为加工后得到的表面粗糙度Ra和Rz值,试验因素分别为主轴转速、进给速度和轴向切深,采用极差法分析了各因素对工件表面粗糙度的影响规律,利用多元线性回归的方法对数据进行分析,优化后得到了适合于Al2O3工程陶瓷材料的微铣削加工工艺参数。

响应面分析法优化棉织物漆酶预处理-低温氧漂工艺

对精练棉织物进行漆酶预处理,再进行低温(70℃)氧漂,采用响应面分析法优化预处理条件.对预处理温度、p H、漆酶DeniliteⅡS用量3个因素,每个因素取5个水平进行考察,评估其提高氧漂效果(CIE白度)的能力.优化后的漆酶预处理条件为:温度58.41℃,p H=5.07,DeniliteⅡS用量2.57%(omf),经70℃双氧水漂白,得到的织物白度为78.74,强力保留率>92%,均优于传统氧漂效果(白度76.8,强力保留率85%).

基于EHL理论的脂润滑轴承沟道表面缺陷研究

根据脂润滑轴承失效表现形式,分析了滚动轴承沟道表面缺陷产生的原因,建立了球-沟道表面缺陷条件下的脂润滑弹流数学模型和油膜厚度方程,采用数值计算方法分析了不同尺寸的表面缺陷及表面光滑条件下的脂润滑弹流润滑油膜压力和油膜厚度分布规律。结果表明:轴承工作过程中,球-沟道表面会形成位置、尺寸和形状随机分布的凸起和凹坑;相比于光滑表面,缺陷表面会引起油膜压力和油膜厚度显著变化,且对于同类型表面缺陷,随着缺陷尺寸的增大,引起油膜压力和油膜厚度分布变化的规律大致相同但效果增强;表面缺陷均会对轴承润滑脂的润滑效果造成不良影响。

SiCOH低k介质中低表面粗糙度沟道的刻蚀研究

采用60 MHz/2 MHz双频率驱动的容性耦合放电等离子体技术,以C2F6/O2/Ar为刻蚀气体,开展了SiCOH低k介质中刻蚀低表面粗糙度沟道的研究。主要研究了O2/C2F6流量比对与SiCOH低k薄膜之间的刻蚀选择性的影响,以及O2/C2F6流量比、下电极功率对沟道刻蚀特性的影响。发现在O2/C2F6流量比为0.1以下时,光致抗蚀剂掩膜层与SiCOH低k薄膜之间具有较好的刻蚀选择性。对于沟道刻蚀,在O2/C2F6流量比为0.1时,下电极功率对沟道的表面粗糙度和剖面结构具有明显的影响。在下电极功率为30 W时,刻蚀的沟道底部平坦、沟道壁陡直,槽形完好,沟道底面的平均表面粗糙度降低至3.32 nm,因此,可以在SiCOH低k薄膜中刻蚀剖面结构完整的低表面粗糙度沟道。

低温冷风对材料切削性能影响的试验与分析

对低温冷风条件下的切削机制进行理论方面的研究,分析了金属材料低温下的脆性现象。为了研究低温冷风对材料切削性能的影响,进行了低温冷风切削试验,分别从切削力、刀具磨损和工件表面质量等方面进行了检测与试验分析。与传统加工相比,低温冷风切削能够降低切削力、减少刀具磨损以及降低工件表面的粗糙度值。

钨铜基电镀铝层阳极氧化后的组织和性能研究

采用直流草酸法对镀铝层进行阳极氧化,研究了氧化电压和氧化时间对氧化层表面形貌、组织结构及表面绝缘性的影响。采用金相显微镜对镀铝层和氧化层表面形貌进行观察,扫描电镜和X射线衍射仪分析镀铝层和氧化层的成分与结构,并对其硬度进行测试,探索钨铜箔片上制备氧化铝的最佳工艺。实验现象表明:经过阳极氧化处理后,氧化层表面致密平滑,由非晶Al2O3和Al相组成,电绝缘性能良好;氧化铝膜的硬度随着氧化时间呈现先增加后降低,最后趋于稳定的趋势;而氧化铝膜的硬度随着氧化电压增大而增大。当氧化电压控制在30 V,氧化时间在3-6 h时,最有利于氧化膜的形成,且膜厚呈增大趋势。

木质砂轮的开发

普通砂轮是通过结合剂将无数细小的磨粒粘结在一起的,由于磨粒很硬,磨粒之问的粘结层十分微薄,导致磨粒间的接触几乎是刚性接触,砂轮具有较高的刚度。这种高刚度的砂轮具有高的磨削能力和磨削效率,缺点是被磨工件表面易产生划痕,难以获得高的表面加工质量。为了克服普通砂轮如sic砂轮存在的高刚性,本文尝试在SiC磨料中加入少量的木质微粉,使其在磨粒之间起半弹性作用,从而改善被加工表面质量。这种半弹性的木质砂轮,是利用木质粉末经干馏、筛选后作为磨料,在砂轮制备过程中混入。本文应用这种砂轮对花岗岩进行了大量的磨削试验及加工比对试验,试验结果表明,木质砂轮不仅具有较高的磨削能力和效率,而且能获得纳米级加工表面(Ra10nm/Rv112nm)。

氧化铝颗粒增强铜基复合材料线切割加工研究

采用粉末冶金方法制备了Al2O3/CU复合材料.研究了电参数对复合材料线切割加工速度和表面粗糙度的影响;用扫描电镜分析了复合材料线切割加工表面的SEM形貌.结果表明:选用较大的峰值电流和较短的脉冲宽度,可对复合材料进行较理想的电火花线切割加工;复合材料加工表面是由相互重叠的放电凹坑和凸缘组成,表面粘附有基体金属的球形熔滴和Al2O3颗粒.

低表面能防污涂料的动态性能

利用动态模拟实验装置模拟船舶航行时船舶水下防污涂层的实际工况,对四类船舶低表能防污涂层进行动态模拟实验,定期测量了表面接触角、表面粗糙度、防污涂层厚度等各项性能,研究各项性能的动态变化规律。结果表明:防污性能、涂层厚度均随实验时间的延长和模拟航速的增加而逐渐下降,表面粗糙度随实验时间的延长和模拟航速的增加而缓慢上升,配方中氧化锌成分的存在降低了涂料的防污效果。四类低表面能防污涂料达到1 a防污期效所需的涂层厚度分别为60.3,50.4,63.7和47.7μm。

高拱坝坝面防渗涂层数值模拟研究

聚脲防渗材料在大型水利水电工程中应用十分广泛,在工程不失防渗功能情况下,选择合理的铺设厚度及铺设方法对节省工程投资具有重要的现实意义。通过建立混凝土块体与聚脲接触模型,采用Ogden材料对聚脲防渗材料进行模拟,运用ADINA软件模拟涂层厚度、垫层宽度对聚脲应力、变形特性的影响进行参数化分析。研究结果表明:防渗材料最大正应力和最大厚度改变量与裂缝的开度、水深、涂层厚度及垫层宽度等相关,且垫层宽度对最大正应力和最大厚度改变量的影响较大。

非磁性外圆表面磁性磨粒光整加工实验研究

目的对比不同类型磁性磨粒的光整加工效果,找出加工效果较优的磁性磨粒以提高非磁性外圆表面的光整加工质量。方法以6061铝合金管为研究对象,在相同条件下采用不同类型的磁性磨粒进行光整加工实验。采用粗糙度测量仪测试试件加工前后粗糙度值的变化。使用电子天平测试试件加工前后的质量变化,得出不同类型磁性磨粒加工的材料去除率(MRR)。运用超景深显微镜观测试件加工前后的形貌变化,进一步对比不同类型磁性磨粒光整加工的效果。结果采用粘结法磁性磨粒光整加工时,Ra值从初始的0.326μm减小到0.286μm,Rz值从初始的2.34μm减小到1.95μm,MRR为0.26μm/min。采用简单混合磁性磨粒光整加工时,Ra值从初始的0.346μm减小到0.303μm,Rz值从初始的2.42μm减小到2.09μm,MRR为0.195μm/min。采用粘弹性磁性磨粒光整加工时,6 min后达到加工极限,Ra值从初始的0.332μm减小到0.146μm,Rz值从初始的2.25μm减小到1.05μm,MRR为0.651μm/min。结论与其他类型的磁性磨粒相比,采用粘弹性磁性磨粒光整加工非磁性外圆表面时,加工效果最优,试件表面质量得到大幅度提高。

硬质合金YG8高速磨削工艺试验研究

采用树脂结合剂金刚石砂轮,对硬质合金YG8进行了高速磨削工艺试验研究,测得了不同砂轮线速度、磨削深度和工作台速度条件下的磨削力和表面粗糙度,并对磨削的表面形貌进行了观测,揭示了硬质合金YG8高速磨削的材料去除机理。试验结果表明:将高速磨削技术应用于硬质合金材料的加工是一种切实可行的加工方法,能得到较好的表面质量并提高加工效率。随着砂轮线速度的增加,或者工作台速度和磨削深度的减小,磨削的最大未变形切屑厚度减小,磨削力减小,材料的比磨削能增加,使得工件的加工表面质量得到改善。

铣削新型TC21钛合金多目标参数优化

通过对TC21钛合金铣削正交试验,测量表面粗糙度,构建粗糙度预测公式。并以最大材料去除率及最小表面粗糙度为优化目标采用遗传算法对钛合金铣削切削参数进行优化,以期对生产实践起到一定的指导作用。

GaN单晶片的表面加工工艺研究

对硬脆材料氮化镓(GaN)单晶的机械研磨和化学机械抛光(CMP)加工工艺进行了研究。在机械研磨工艺中,研究了不同材料的研磨盘和不同粒径的磨料对GaN研磨时间的影响。实验结果表明,采用树脂铜盘和树脂锡盘将机械研磨时间缩短至1.5h,加工后的晶片表面最大划痕深度约为2.743nm,表面粗糙度为0.924nm。在GaNCMP单因素实验中,分析了工艺参数(如pH值、压力、转速)对GaN单晶片Ga面抛光速率的影响。实验结果表明,Ga面在酸性条件下的抛光速率较高,Ga面抛光速率随着压力和转速的增大而增加。确定了GaN单晶片表面加工的最佳工艺参数,当抛光液pH值为3,抛光压力为6×10^4Pa,抛光盘转速为100r/min时,Ga面抛光速率达到240nm/h,表面粗糙度可达到0.0719nm。