激光微熔NiCr多弧离子镀涂层温度场数值模拟研究

为了探究激光微熔经过多弧离子镀后的NiCr涂层和Zr合金基体的温度场变化情况,利用ANSYS软件建立温度场模拟模型,采用控制单因素的方法探究激光主要参数(激光功率和激光扫描速度),对激光微熔时的温度场分布、熔池及其冷却速率的影响。研究结果表明:随着激光功率的增大和扫描速度的减小,熔池深度会增加,其中激光功率的影响要大于扫描速度,并且基体熔点温度深度分布的变化和激光功率与扫描速度呈线性关系。在冷却速率的研究中也验证了,激光功率和扫描速度与涂层的冷却速度呈线性关系。激光功率和扫描速度的增大都会导致冷却速率增大。为选择降低涂层开裂的工艺实验参数提供指导。

锆合金表面多弧离子镀-激光微熔复合技术制备NiCr涂层的研究

目前,锆合金表面制备涂层是保证核电设备安全运行的有效手段之一。为了提高锆合金的综合性能,采用多弧离子镀(MAIP)-激光微熔复合技术在锆合金表面制备NiCr涂层,研究激光微熔过程中激光功率对涂层表面形貌和性能的影响。结果表明:利用多弧离子镀技术对锆合金表面镀膜,经激光微熔后,锆合金表面涂层由机械结合向冶金结合转变;提高了涂层与基材的结合强度。随着激光功率的增大,锆合金表面涂层的冶金结合区越大,激光微熔后的锆合金表面涂层硬度增大。

循环流化床锅炉微熔电磁辐射技术研究与应用

循环流化床锅炉凭借燃料适应性广、燃烧效率高、污染物排放低等优势,在煤炭产区被广泛应用。本文通过在某135MW机组循环流化床锅炉受热面管表面喷涂微熔电磁辐射节能涂层,以解决循环流化床锅炉运行中存在的磨损、高温腐蚀、顶棚结渣、床温偏高等问题,并从节能、经济、安全、环保等角度分析了循环流化床锅炉涂层对锅炉的影响。分析结果表明:锅炉受热面管的抗磨损和抗沾污结渣能力得到了提高,并且吸热均匀,床温指标运行平稳,锅炉整体的安全性、稳定性、经济性得到了提升,且具有一定的环保效益。

一种基于微熔技术的MEMS大量程压力传感器

基于半导体硅的压阻效应，研制了一种MEMS大量程压力传感器。为了实现大量程压力测量，采用了不锈钢材质制作了压力敏感膜片。利用有限元分析软件对传感器敏感芯体进行了结构建模仿真分析和优化设计。采用玻璃微熔技术将敏感电阻粘结固定在不锈钢敏感膜片上。利用成熟的微电子机械系统（MEMS）加工工艺，完成了可以在高温下工作的绝缘体上硅（SOI）敏感电阻的制作。采用激光焊接方法将敏感芯体焊接到传感器基座上，提高了结构的机械强度。信号调理采用了压力信号专用集成电路（ASIC），具有高精度的放大和温度补偿功能。完成了整体封装和调试后，对压力传感器的主要性能指标进行了测试，结果表明压力传感器的工作温度为-55～150℃，压力量程0～42MPa，精度〈0．5％。

基于响应面法碳素钢电子束表面微熔抛光研究

为揭示电子束工艺参数及碳素钢的含碳量对电子束表面微熔抛光的影响规律,采用响应面设计方法对试样表面进行电子束表面微熔抛光处理,并测量试样抛光前后的表面粗糙度,通过方差分析和显著性分析对抛光效果进行评价。结果表明:采用电子束束流为5.08 mA、工件移动速度为2.76mm/s的电子束参数,对含碳量0.62%的碳素钢进行表面微熔抛光,试样表面粗糙度值可减小降至0.601μm,减小幅度约为65%。

激光微熔覆沉积工艺中TC4粉末精确喷射技术研究

在目前的激光熔覆沉积制造工艺中,送粉技术主要是利用气体大量送粉,粉末输送精度不高,导致熔覆过程中粉末的利用率低且制造精度不高。利用微流体数字化喷射技术来实现粉末的精确喷射,并利用搭建的激光微熔覆成形制造系统,研究了钛合金粉末单喷管和双喷管精确喷射时参数对喷射精度的影响,并进行了对比。利用单喷管送粉进行了单道熔覆实验,分析了激光功率、扫描速度、送粉率等工艺参数对成形工艺的影响。

激光微熔覆技术的发展及应用

基于激光的直写技术具有加工周期短、使用灵活、无需掩模、环境要求低等诸多优点,其在微电子等领域应用广泛。本文引入了一种新的激光直写技术—激光微熔覆技术,介绍了该技术的工艺过程及特点,并在此基础上集成制造了激光微熔覆设备。通过激光与物质的相互作用原理,理论分析了激光微熔覆电子浆料的成型机理。最后,举例说明该技术在微电子、光电子以及传感器领域的应用,并对该技术的发展趋势进行了初步预测,认为该技术在混合集成电路基板的加工、微型传感器和加热器的制造、平面无源电子器件和分立无源电子器件的研制以及生物芯片、电子封装等领域有好的发展前景。

激光微熔覆柔性布线预置层控制工艺研究

预置层厚度和均匀性是影响激光微熔覆布线质量的关键因素,本文通过对旋转法匀胶工艺的系统研究,得出了温度和溶剂含量对导电浆料粘度的影响规律,并得出了预置层厚度控制的经验公式,给出了使预置层厚度均匀的最佳匀胶工艺,为激光微熔覆柔性布线铺平了道路。

激光微熔覆中实时自动对焦控制系统设计

在激光微熔覆过程中,为了避免加工误差,利用图像处理技术,对USB摄像头反馈的图像数据进行清晰度评价,通过串口控制数控工作台升降,完成激光焦点的聚焦,保证激光焦点时刻作用于金属粉末的表面,保证加工效果。

HT250汽缸孔内表面激光微熔热处理耐磨机理分析

对HT250汽缸孔内表面进行激光淬火处理,研究其微观组织、硬度和耐磨性及其机理。结果表明,经激光微熔热处理后,HT250汽缸组织变为针状马氏体、残余奥氏体、Fe3C和极少量石墨,最大硬度大于765 HV0.2,耐磨性提高4.5倍以上。

等离子束表面微熔处理对硼铸铁硬化层组织与性能的影响

利用OM和SEM观察分析了等离子束微熔处理后的硬化层组织,结果表明,其硬化层分为熔化区和固态相变区,熔化区组织为细小的共晶莱氏体+少量未溶石墨,而固态相变区组织为针状马氏体+残余奥氏体+片状石墨+含硼碳化物和磷共晶的复合组织。显微硬度分布测试结果表明,随着扫描速度的增大,硬化层深度和宽度减小,显微硬度减小。在熔化区域内无明显的硬度梯度,显微硬度一般为850～1000HV0.1,而在固态相变区中,存在着较大的硬度梯度,且熔化区和相变区之间有一软化带。实验还发现,在固态相变淬硬区底部存在着过渡区。磨损实验结果表明,该材料经微熔硬化处理后其耐磨性提高了约2倍。

氰渣低温微熔锍化资源化技术

黄金行业产出的氰渣已列为固体危废,其脱毒处置技术是所有黄金企业不得不面对的严峻挑战和必须尽快解决的重大难题。探究了利用低温微熔锍化法处置低品位氰渣并高效回收贵金属及有价金属的技术可行性。考察了焙烧温度、焙烧时间及添加剂用量等条件对贵金属回收率的影响,阐明了在促进剂、低温和还原气氛作用下形成低熔点金银及铜铅锌等有价金属锍化物晶核长大再次矿化、骤冷后浮选回收的机理。在优化条件下处理含金1.71 g/t、银54 g/t、铁32.71%的氰化尾渣,渣中金品位可降至0.14 g/t,浮选精矿中金、银的品位分别达到35.46、737.14 g/t,金、银的平均回收率分别达到92.44%、80.67%,磁选所得铁精矿中铁的品位为63.57%,回收率83%,产率68%。有效回收贵金属的同时,实现了低品位氰渣的无害化处置和资源化利用。

基于玻璃微熔技术的高压传感器开发

为了提高SOI硅力敏原件和弹性敏感元件的黏合性,利用玻璃微熔技术将敏感电阻固定在敏感膜片上,研发出一款高压传感器。采用微机电系统MEMS工艺制备硅应变计,增强传感器各方面的性能。以高集成度的桥式压力传感器芯片NSA9260作为信号调理芯片,其具有三阶的非线性校准能力,校准精度较高。对高压传感器的主要指标进行检测实验,结果表明:在-40~120℃的温度区间内,压力测量范围可达50 MPa,控制精度在0.1%以内。

Ti/AlTIG微熔钎焊界面行为及接头断裂行为

以TIG电弧为热源,AlSi5焊丝为填充材料,采用SEM、EDS、XRD对Ti-6Al-4V(TC4)钛合金和AlMg6铝合金异种材料TIG微熔钎焊的接头、温度场以及断裂行为进行了研究。试验表明:焊接接头铝母材侧具备TIG填丝熔化焊特征,Ti母材处为钎焊特征。峰值温度的升高能够增加界面层厚度,峰值温度升高,界面层组织趋于复杂。降低高温停留时间能够减小界面层厚度,但随着峰值温度增加,过快的冷却速度会产生较大的内应力,形成贯穿界面的裂纹。钛/铝TIG微熔钎焊的断裂,铝侧发生的断裂是韧性+脆性的混合型断裂,气孔及微裂纹为断裂起源。钛合金的母材过量溶解或者熔化,会导致气孔直径增加,应严格控制热输入量及钛母材的熔化。

基于微细笔和激光微熔覆的设备研制

为了进一步提高激光柔性布线的效率,本文根据微细笔直写和激光微细熔覆的特点和原理,设计并制造了相关设备,自主开发了激光直写柔性布线软件。应用表明,该设备大大提高了柔性布线的效率。

激光微熔覆沉积成形工艺参数对TC4钛合金沉积组织的影响

通过改变激光微熔覆沉积制造过程中的激光功率和扫描速度,研究了成形工艺参数对TC4合金组织和显微硬度的影响。结果表明:激光微熔覆沉积组织可以为贯穿整个熔覆层的外延生长的柱状晶,也可能下部晶粒延续着前一层的柱状晶生长,最上部为快速凝固的枝晶薄层。宏观上存在明暗2个组织区域,当P/V值小于40 W·s·mm^(-1)时,成形试样的显微组织顶部区域为明区,下部为暗区。2个区域的组织都为细长针状马氏体,明区组织更细密。同时,明区的硬度要比暗区高,并且随着激光功率的增加或扫描速度的减小,顶部明区的宽度增加,而明区和暗区的硬度都呈下降趋势。反之为暗区在上,明区在下。此时,明区的组织仍然是细针状的马氏体组织。暗区是由于发生了固溶时效处理,细针状马氏体组织粗化,同时暗区的硬度要高于明区的硬度。

激光微熔覆制备SnO_2气敏膜及其性能研究

以纳米氧化锡(SnO2)粉末为原料,有机溶剂为载体,配置了SnO2浆料,通过激光微熔覆技术在氧化铝基板上制备了SnO2气敏膜。采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描式电子显微镜(FE-SEM)分析研究了激光功率对SnO2气敏膜微观结构和气敏特性的影响规律。实验表明,随着激光功率的升高,纳米SnO2的晶粒逐渐长大,气敏膜对乙醇气体的灵敏度逐渐降低;激光微熔覆制备的气敏膜对体积分数为2×10-3乙醇气体的灵敏度最高达到8.6,与传统丝网印刷工艺制备的气敏膜性能相当。

TC4钛合金表面激光原位反应制备TiN涂层及性能研究

利用激光原位反应技术在TC4钛合金表面制备了无裂纹、组织均匀致密的TiN涂层,并分析了激光氮化层的显微组织、成分和物相,测试了涂层横截面显微硬度、涂层耐磨性能及抗SiO_2颗粒高速冲蚀的能力。结果表明:在适当的激光参数下制备的氮化钛涂层与TC4基体之间呈现良好的冶金结合,其界面结合强度为240～270MPa;涂层主要为硬质TiN相,涂层硬度高达1550HV_(0.1),约为基材的4.5倍;涂层磨损失重量是TC4钛合金的14.7%;在60o冲蚀角度下,基材的冲蚀质量损失为涂层的2倍。

超音速激光沉积Ti-6Al-4V合金结合界面特征数值模拟及试验验证

目的探究超音速激光沉积(SLD)过程中激光辐照温度和颗粒撞击速度对Ti-6Al-4V合金结合界面特征的影响规律,并通过试验对数值模拟结果进行验证。方法基于Johnson-cook材料模型,利用ABAQUS 2017软件并采用欧拉-拉格朗日耦合CEL(Coupled Euler-Lagrange)计算模型和Lagrange计算模型,进行Ti-6Al-4V单颗粒和多颗粒的撞击行为数值模拟,并结合超音速激光沉积试验验证模拟结果。采用扫描电镜(SEM)和光镜(OM)对涂层的界面结合特征进行观察和分析。结果单颗粒撞击温度场模拟结果表明,当激光辐照温度为1073 K时,随着撞击速度的增加,颗粒界面结合温度不断升高。当撞击速度为800 m/s和900 m/s时,颗粒与基体局部最高温度分别为1876.7 K和1874.8 K,界面发生微熔。800 m/s时,颗粒压缩率为34.3%,扁平率为1.27,有效塑性应变为2.6,基体的凹坑深度为7.88μm,该参数下的超音速激光沉积涂层界面结合良好。多颗粒撞击温度场模拟结果表明,当撞击速度为800 m/s时,随着激光辐照温度的升高,孔隙逐渐减少。激光辐照温度为1073 K时,颗粒撞击界面的温度高达3463.7 K,但颗粒内部的温度还未达到熔点并保留在1073~1676.8 K。随着激光功率的升高,钛合金涂层的孔隙率降低为0.67%(SLD 700W),约为同条件下CS涂层孔隙率(8.31%)的1/12。结论激光辐照的热能使颗粒与基体以及颗粒间界面处的温度达到了材料熔点,实现颗粒表面微熔形成冶金结合。冷喷涂Ti-6Al-4V涂层中,颗粒与基体以及颗粒间均存在明显的孔隙,超音速激光沉积Ti-6Al-4V涂层颗粒与基体以及颗粒间的界面结合良好,试验结果与数值模拟结果大致吻合。

UPVC塑料挤出型材热刀切割截面质量控制

阐述了使用加热刀片对UPVC塑料挤出型材进行切割,分析了切割截面产生多种不良效果的原因与解决方法。指出型材截面形状的规整性和切割压紧的稳定性是提高切割截面质量的基本条件。异形压紧橡胶块设计的合理性、型材原料配方的合理性、刀片温度控制、切割时刀片下切角度、刀片刃口形状与尺寸和刃口磨削加工方向是提高切割截面质量的关键要素。