同轴送粉激光增材中扫描速度和基板预热对残余应力的影响

基于顺序热力耦合方法,以铸态K4169合金为基板,进行高温合金GH4169的单道单层激光增材制造的数值仿真,深入分析了激光扫描速度和基板预热对残余应力的影响。结果表明,降低扫描速度可明显降低沉积层与基板结合处在降温过程中的横向平均温度梯度,而对纵向平均温度梯度几乎没有影响,因此可得降低扫描速度对横向残余应力有比较明显的影响,但对纵向残余应力影响很小。提高基板预热温度可明显降低沉积层与基板结合处在降温过程中的横向和纵向平均温度梯度。考虑到工艺参数的改变本质上是通过温度场变化对残余应力产生影响,构建了峰值温度、平均温度梯度与横、纵向残余应力之间的函数关系。分析显示,横向残余应力对峰值温度的影响更为敏感,而纵向残余应力对平均温度梯度的影响更为敏感。

爆炸焊接中复板倾斜放置条件下形成射流的质量和速度

首次考虑基板、抛掷角对射流形成的影响 ,利用一维准定常流体力学理论 ,推导了倾斜放置条件下复板、基板碰撞时形成的射流质量。

临界条件下爆炸焊接的复板速度

通过参数分析，发现在爆炸焊接的临界条件下，复板与基板的临界碰撞速度主要取决于复板材料本身的性质，而与所选用的炸药及其爆轰参数关系不大，并通过并圆柱实验对这一结论做了初步验证。

氮化铝基板嵌入式微流道设计及激光刻蚀研究

氮化铝(AlN)高温共烧陶瓷(HTCC)基板具有热导率高、热稳定性好等优点,在氮化铝基板中嵌入微流道可以大幅提高散热能力并减小封装厚度,但小尺寸、硬脆性氮化铝微流道精密加工难度较高。基于某阵列功率器件的散热需求,开展了氮化铝嵌入式微流道设计研究;为解决氮化铝陶瓷基板微流道加工难题,开展激光刻蚀氮化铝陶瓷工艺研究,探索氮化铝陶瓷基板的线刻蚀阈值及激光参数对线刻蚀槽尺寸和形貌的影响规律,并提出了激光与化学铣切的复合加工方法。实验结果表明:线刻蚀中激光刻蚀的功率阈值与扫描速度成正相关;随着激光功率的增大,线刻蚀槽宽度将大于光斑直径,会造成过度加工;激光与化学铣切复合加工得到的微流道结构尺寸精度误差均小于50μm,表面粗糙度可以达到5.6μm。

爆炸焊接中覆板碰撞速度的确定

为了给爆炸焊接中覆板碰撞速度提供更多的理论计算方法,按照一定的物理模型自行推导了另外两种覆板碰撞速度的计算公式,讨论了覆板碰撞速度的影响因素,并对若干实际爆炸焊接场景的碰撞速度进行了计算与比较,这些实际场景的焊接质量良好。结果表明,计算结果处于焊接窗口参数之中,而且这些设计和计算对爆炸焊接实践具有一定指导作用。

基于MEMS工艺的微热加速度计和微热陀螺仪的制备

微热加速度计和微热陀螺仪两者传感芯片结构相似,并且制备工艺完全兼容,在同一块绝缘体上硅(SOI)基板上运用同一工艺流程同时制备出了微热陀螺仪传感芯片和微热加速度计传感芯片。为了准确地创建微尺度的图案和结构,设计了四块光刻掩模版来制作该微热加速度计芯片和微热陀螺仪芯片,分别对应于接触孔开口、热敏电阻、互连布线和背面空腔。轻掺杂硅热敏电阻的可控电阻温度系数(TCR)大于传统金属丝,因此选择p型硅作为热敏电阻材料。TCR由硅片的掺杂浓度决定,使用了三种不同掺杂浓度的硅片进行对比实验,从而选定硅片的掺杂浓度为1×10^(17)cm^(-3),对应的TCR为3500×10^(-6)/℃。选择SOI作为衬底材料,显著增强了微热陀螺仪和微热加速度计的耐高温性,并且提高了其灵敏度。在电感耦合等离子体-反应离子刻蚀(ICP-RIE)和氢氟酸(HF)蒸气工艺过程中,通过光刻胶和聚酰亚胺层成功保护了非常薄和易碎的热敏电阻,在4英寸(1英寸=2.54 cm)SOI基板上一次最多可以成功制备出180个微热陀螺仪传感芯片和108个微热加速度计传感芯片,制备的微热加速度计传感芯片尺寸为2 mm×2 mm×0.4 mm,微热陀螺仪传感芯片尺寸为5.8 mm×5.8 mm×0.4 mm。分别对制备的微热加速度计和微热陀螺仪进行了测试,微热陀螺仪x轴灵敏度为0.107 mV/(°/s),y轴灵敏度为0.102 mV/(°/s),微热加速度计灵敏度为13 mV/g。通过一次工艺流程制备出两种热流体惯性传感器,极大地缩短了制备时间,降低了制备成本,成功实现了高精度的批量生产。

倾斜隔仓板磨机中研磨体在碰撞点的坐标和速度

获得了倾斜隔仓板磨机中研磨体与磨机筒体和倾斜隔仓板在碰撞点的坐标和速度的计算公式,给出了计算倾斜隔仓板磨机能量、结构和工艺参数的理论基础。

爆炸驱动下飞板运动速度的实验研究

在理论分析的基础上 ,建立了双反射镜法实验测量系统 ,设计了一套实验装置和闪光灯充电电路 ,解决了双反射镜实验中被测试件的安装精度和外照明光源问题。实验测量了滑移爆轰作用下 ,不同爆炸焊接复板材料的运动速度 ,结果表明该方法有效实用。

爆炸参数对钛/钢复合板爆炸焊接质量影响的数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA软件对TA1/Q345复合板爆炸焊接过程进行数值模拟,研究炸药的不同起爆方式和爆炸工艺参数(炸药厚度、间距)对爆炸焊接质量的影响。结果表明:炸药在中心引爆方式下比边界引爆方式下能量利用率高,实际生产中采用中心起爆较为合理;在复板和炸药厚度一定的条件下,复板和基板间距≤1.1 cm时复合板的结合良好;在复板与基板间距和复板厚度一定的条件下,炸药厚度≥3.5 cm时复合板的结合良好;参数优化与调整后当复板厚度为0.55 cm、炸药厚度为3.5 cm、基复板间距为1.1 cm时的爆炸复合质量较好。

氧化铝陶瓷基板化学镀铜工艺优化

目的化学镀铜是氧化铝陶瓷基板金属化的一种重要手段,为了进一步优化氧化铝陶瓷基板化学镀铜工艺,研究了化学镀铜液配比(尤其是镀液中铜离子和甲醛含量)对氧化铝陶瓷覆铜板微结构和导电性的影响。方法在对氧化铝陶瓷基板经过前期处理后,采用化学镀铜法在基板上镀铜。采用X射线衍射仪、光学显微镜对氧化铝基板上的化学镀铜层物相和形貌进行观察。采用覆层测厚仪、四探针测试仪对化学铜镀层的膜厚和方阻进行测量。结果 XRD结果表明,不同配比镀液得到的化学镀铜层均具有较好的晶化程度,镀液中甲醛和铜含量较低的镀液可制备出晶粒更为细小的化学镀铜层。甲醛和铜离子含量均较高时,沉积速度过快,使镀铜层的均匀性和致密性不佳。但当甲醛含量较高、铜离子含量较低时,沉积速度适中,从而获得了均匀性和致密性较好的镀铜层,同时这种镀层具有良好的导电性。结论采用表面活性化学镀铜工艺,当镀液中甲醛浓度为0.25 mol/L和硫酸铜质量浓度为1.2 g/L时,无需高温热处理,即获得了均匀性和致密性俱佳的铜镀层,可满足覆铜板的使用要求。

爆炸焊接中飞板运动速度的理论计算与实验结果的对比分析

讨论了爆炸驱动下飞板运动速度的几个常用理论计算公式,并将不同质量比R下各个公式的计算值与双反射镜实验数据进行了比较。结果表明,哥尼公式和特里巴斯公式的计算值与实验值最相近。

大板实验中TATB基炸药爆轰波的传播特征

为研究点起爆条件下TATB基炸药爆轰波传播特征,用双灵敏度激光速度干涉仪(VISAR)对TATB基炸药进行了大板实验研究,并用DYNA2D程序对实验进行了模拟计算。结果表明,大板实验中TATB基炸药爆轰波传播过程中的压力剖面具有“二维结构”,且爆轰波传播方向由轴线方向逐渐向半径方向转变。实测铜飞片自由面的速度与计算值相吻合。

面向液体力学的基质板烘干三维流场仿真研究（英文）

水稻育秧基质板是用废弃秸秆粉碎后压制而成,可以有效减少因其焚烧而造成的环境污染。但由于基质板在烘干过程中,存在烘干效率低,且烘干不均匀的现象,所以现提取局部干燥空间,采用CFD技术模拟基质板周围空气的运动规律,探讨不同出风口的形状及摆放对空气速度分布的影响,通过详细对比选取不同出风口时基质板周围空气的速度分布云图,得到当出风口尺寸为8×230 mm且与基质板长方向垂直时,基质板周围空气速度分布最好,几乎无零速区,分析证明了本研究技术能够节省研究成本,提高基质板的干燥质量。

电磁焊接过程板件碰撞仿真分析

利用所设计板件焊接试验台对两1 mm厚一系铝板进行了电磁焊接试验,利用扫描电子显微镜(SEM)对样件波状焊接界面的微观形貌进行观察.为解释其形成原因,对电磁焊接过程中两被焊板件的撞击过程进行3D数值模拟,获得该过程中飞板所受垂向应力变化规律及撞击速度变化曲线,仿真结果与试验所观察现象相符.通过分析焊接接头界面和撞击点应力与撞击速度关系,表明撞击应力并非由撞击速度单独决定,还与撞击位置有关,撞击速度、撞击应力及材料的流动性共同导致了波状焊接界面的形成,对其进行合理控制是改善焊接效果的关键.

梁板碰撞动应力的有限元法分析

用有限元法分析梁板碰撞下不产生塑性变形与破坏的极限速度.以45钢和Zl301为试件,计算出两种材料不产生塑性变形与破坏的极限速度分别为30m/s,50m/s和40m/s,60m/s,实测结果分别为26 3m/s,36 2m/s和46 8m/s,56 0m/s,吻合较好.该结果可作为工程设计的参考数据.

管–管板爆炸焊接中圆管膨胀规律

管板爆炸焊接中,圆管与管板的碰撞速度是影响爆炸焊接质量的重要因素,为了计算圆管与管板爆炸焊接时的碰撞速度,以爆炸焊接理论与圆管膨胀理论为基础,推导得出圆管膨胀半径与膨胀速度的对应关系,进而可得到圆管和管板间隙与碰撞速度的对应关系。文中通过理论分析与圆管膨胀过程仿真得到圆管膨胀后半径与速度的计算公式,利用管板爆炸焊接数值模拟与管板爆炸焊接试验对其进行验证。结果表明,圆管与管板紧密结合,结合界面为理想的小波状结合,结合界面无孔洞、裂纹等明显缺陷,结合质量良好。故依据公式选取的圆管与管板间隙合理,此公式可靠,可以用于计算内爆时圆管与基材不同间隙对应的碰撞速度,通过确定间隙得到理想碰撞速度,从而达到良好的焊接质量。

复合板爆炸焊工艺研究现状及展望

爆炸焊制备的复合板作为当前工业生产的重要材料,对工业生产至关重要。控制工艺参数是提高复合板焊接质量的重要方法。爆炸焊工艺参数主要包括炸药厚度、基复板间距及缓冲层的种类与厚度。当前主要有复合板爆炸焊成形质量研究、异种金属复合板工艺研究和数值模拟研究。近几年研究成果表明爆炸焊在解决异种金属复合板连接中起着至关重要的作用。未来的热门研究方向有非金属复合板爆炸焊接、波状界面成形和数值模拟研究。

表面调整液pH值和温度对彩色涂层基板表面状况的影响

应用ICP、SEM、EDX等方法对Ni在热镀锌板基板上的附着量进行检测并对基板的表面形貌、成分进行了观察分析,研究了表面调整液的pH值和温度对彩色涂层基板的腐蚀速度和Ni附着量的影响,并根据试验结果建立了表面调整液与基板表面状况之间的关系。

304L/Q235B大面积金属板爆炸焊接物质点法模拟分析

大面积金属板材304L/Q235B的爆炸焊接过程涉及炸药爆轰、金属板材的高速碰撞和塑性变形等。采用有限元法计算模拟这个问题时,网格单元会发生扭曲畸变现象,导致计算精度下降,甚至出现单元负体积而使计算终止,并且炸药爆轰形成气体产物飞散过程也很难模拟。为了能模拟大面积金属板材的爆炸焊接整个过程并获得合理的技术工艺参数,采用物质点法进行三维数值模拟分析。物质点法作为一种无网格法,在模拟冲击动力学问题中主要采用显式积分算法。通过将拉格朗日质点单元与固定的欧拉背景网格相结合,可以实现爆炸焊接的复板与基板的高速碰撞、炸药滑移爆轰、金属板面的塑性变形过程的数值模拟,并给出爆炸复合板材的形变、有效塑性应变和复板与基板的碰撞速度的计算结果。采用物质点法模拟的复合板材变形与爆炸焊接实验结果基本一致。计算复板与基板的碰撞速度这个重要的物理参数时,物质点法与Richter理论公式的相对误差不超过13%。数值计算和实验结果表明,物质点法在数值精度和计算效率方面具有优势,物质点法是研究金属焊接爆炸问题的一种有效数值方法。

LTPS基板玻璃表面擦划伤影响因素研究

市场对LTPS基板玻璃要求更高的品质,通过分析影响LTPS基板玻璃擦划伤的主要因素,重点研究了不同LTPS基板玻璃料方及生产冷却速度对玻璃的抗擦划伤能力的影响,为其品质的提升提供参考依据。