渐进成形不同热辅助工艺对制件微观结构影响的研究进展

渐进成形作为一种先进的柔性成形技术获得了当今学者的广泛关注,然而传统渐进成形工艺难以对室温环境下整体延展性较差的板料进行加工成形,研究人员提出的不同类型热辅助工艺可以通过提高板料温度环境进而有效改善上述问题。对热辅助渐进成形体系进行了简要概述,按照渐进成形加热方式的不同将热辅助工艺分为热介质加热、电辅助加热、热辐射加热和其他方式加热4个大类,在此基础上综述了不同学者在热辅助渐进成形工艺方面的学术成果,并基于不同类型的热辅助工艺,结合微观层面总结了温度对板料成形性的影响。在热渐进成形加工过程中,材料处在多场耦合作用的复杂情况下,其中热场是导致板料微观组织变化的主要原因,辅助工艺提供的额外热源有利于材料组织发生演变,最终显著改善了材料的成形性,进而提高了零件的成形极限。最后,针对不同类型的热辅助方式在供热范围与温度均匀性等工艺方面不尽相同的问题,作出了简要评价。

陶瓷材料激光加热辅助切削温度场分析

对激光加热辅助切削时的温度场进行了分析研究 .在建立激光加热及切削温度场数学模型的基础上 ,利用有限元数值分析的方法 ,对激光加热辅助切削时的温度场进行了分析计算 .计算的结果表明 ,激光加热辅助切削时 ,由于激光加热温度场和刀具切削温度场的叠加作用 ,使切削区的温度很高 ,其高低的程度和激光加热点到刀具的距离以及切削速度有关 。

薄层色谱-热辅助水解甲基化-气相色谱法测定生物柴油中的甘油酯

建立了薄层色谱-热辅助水解甲基化-气相色谱法测定生物柴油中残余甘油酯含量的方法。样品中的甘油酯经薄层色谱分离,萃取后与三甲基氢氧化硫(0.1 mol/L)各3μL先后加入到样品杯中,在350℃下,于裂解器中进行衍生化反应,气相色谱测定生成的脂肪酸甲酯,确定甘油酯的含量。生物柴油中常见的甘油一酯、二酯、三酯在60～2000 mg/L浓度范围内线性关系良好,r2为0.9863～0.9993。对于浓度为250 mg/L的4种甘油二酯重复测定5次,相对标准偏差为3.2%～7.2%。本方法对实际样品中的甘油酯的测定结果表明,方法准确、灵敏。

热辅助超高压对复合甜面酱品质特性的影响

该文分别从流变、色差、风味及脂肪酸组成等方面展开试验,旨在研究热辅助超高压技术对甜面酱感官品质等品质特性的影响。结果表明,复合甜面酱经热辅助超高压处理后,黏度降低,并随着压力增加,黏度逐渐下降。经300 MPa和400 MPa处理后的样品的黏度变化小于500 MPa处理的样品。经过加压处理后,甜面酱的色差值(ΔE)发生显著变化,棕色指数(browning index,BI)下降,但亮度(L*)和红绿色度值(a*)无显著变化(P>0.05)。复合甜面酱中的挥发性风味物质以醛类、酯类为主,酯类含量在高压处理后减少。此外,400 MPa的热辅助超高压处理并没有对脂肪酸的组成和含量造成较大的影响。由此得知,400 MPa、45℃、10 min的热辅助超高压处理可以较好地保护复合甜面酱质地、色泽、风味等方面的品质。为热辅助超高压技术对复合调味酱的进一步研究及工业化生产提供了理论依据。

热辅助纳秒脉冲激光抛光试验研究

为提升纳秒脉冲激光抛光加工的质量及效率,对基于热辅助的纳秒脉冲激光抛光开展了试验研究。定性分析了工件热辅助对激光抛光的热影响;以通过增材制造的Ti-6Al-4V原始表面为试验对象,利用共焦显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪,对在不同激光能量密度及补偿温度下抛光后的表面及横截面进行了分析,揭示了工件补偿温度、激光能量及表面加工质量间的关系;进一步利用维氏硬度计测量了其维氏硬度,分析了重结晶层及熔融层对表面硬度的影响规律。研究结果表明:在较高的补偿温度下,热辅助激光抛光获得与无热辅助条件下相似的表面粗糙度只需较低的能量密度;这也表明了在相同的激光输出功率下,热辅助激光抛光补偿温度越高,加工速度越高,其抛光效率也会得到有效提升。

聚合物微结构热辅助超声波压印成形

提出了基于硅模具的热辅助超声波压印成形方法,用于高效率、高精度地复制热塑性聚合物微结构。该方法利用作用于聚合物基片与模具间的超声波振动,快速升高界面温度,以达到聚合物的成形温度。为了降低破坏模具的风险,将模具预热到低于玻璃点转化温度(Tg)以下35℃至50℃之后再施加超声波进行成形。最后,通过正交实验研究了超声振幅、超声波压力、超声波时间、热辅助温度以及聚合物基片厚度对压印结果的影响,揭示了超声波压印工艺的成形机理。实验结果表明,热辅助温度对压印影响最大,其次为超声波振幅,而超声波压力是影响复制均匀性的最重要的参数;薄的聚合物基片在同样的超声波参数和模具结构下更容易成形。通过优化参数,对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基片的深度复制精度达到了99%,复制周期小于50s。研究表明,热辅助超声波压印成形效率高,是一种具有批量制造潜力的聚合物微结构成形方法。

面向铝合金的热辅助激光黑化试验研究

为改善传统表面黑化加工存在的污染严重、成本高等缺点,以6061铝合金表面为试验对象,对基于热辅助的激光黑化加工开展试验研究。首先,利用反射光谱仪测量黑化表面的反射光谱,并结合扫描电子显微镜及轮廓仪对试件在不同温度、扫描速度下照射区的表面形貌演变进行了深入分析,揭示了补偿温度、激光能量、扫描速度及表面形貌间的关系。进一步,利用三维测量激光扫描共聚焦显微镜及电子色散X射线分析,对热辅助激光黑化烧蚀区域氧化情况进行了分析。结果表明:对于热辅助激光黑化,在较高的补偿温度下,激光能量的利用率及黑化效率显著提高,便于大规模生产应用。

热辅助超高压对复合调味酱细菌总数的杀灭研究

以三种半固态的酱味复合调味料——复合甜面酱、复合黄豆酱、复合芝麻酱为研究对象,以菌落总数、霉菌和酵母数为指标,通过对压力、温度作单因素分析,探讨了不同热辅助超高压条件变化对杀菌效果的影响。结果表明,热辅助超高压处理对霉菌和酵母有较好的杀灭效果,处理后的酱料均能达到国家食品卫生标准;而细菌耐压性更强,菌落总数未能达国家食品卫生标准,且随着压力的增大并未明显表现出下降的趋势。

热辅助酸水解麦糟提取低聚木糖的工艺研究

单因素法考察酸浓度、提取时间、温度和料液比对低聚木糖提取率的影响,并在此基础上用正交设计对低聚木糖的提取工艺进行优化,得出优化的工艺为:磷酸浓度0.8mol/L,提取时间60min,温度160℃,料液比1:10。在此工艺条件下低聚木糖的提取率为48.97%,平均聚合度为2.89。

激光热辅助磨削石英玻璃的实验研究

采用正交实验研究了工艺参数对石英玻璃激光热辅助磨削后的表面粗糙度、表面形貌和砂轮磨损情况的影响.结果表明:激光热辅助磨削可以提高临界磨削深度、石英玻璃的表面磨削质量及效率.激光功率对激光热辅助磨削表面粗糙度影响最大,但不呈线性关系,最优激光功率为175 W,对应粗糙度为0.262.通过激光辅助,实验过程中玻璃脆性下降,塑性提高,实现了石英玻璃的塑性域磨削,减轻砂轮磨损,降低了磨削表面的剥落坑.

热辅助超声波增材制造设备设计与分析

超声波增材制造技术在功能、复合材料的快速制备领域应用广泛,为克服现有超声波增材制造设备功率的限制,提出了一种大功率热辅助超声波增量制造设备,并采用COMSOL5.0有限元模拟软件对超声波振动系统进行辅助设计.该设备由超声波振动系统、压力机构、支撑行走机构、加热模块构成,焊接压头采用两侧对称结构,采用双换能器串联推-挽技术,显著增加超声焊接功率.并通过辅助加热模块提供额外的热量输入,提高被焊金属温度.并进行多层铜箔的超声波增量滚压焊接试验测试.结果表明,该热辅助超声波增材制造设备的焊接性能和焊接质量良好.

超高密度图案化磁记录介质中偶极作用与热辅助磁化研究

由于记录介质的超顺磁效应,传统的水平磁记录方式已经达到理论极限。为了实现特比(Tb,1Terabit=240bit)级的超高密度存储,各种记录方案正在探索之中,其中图案化介质和热辅助磁记录技术被认为是最有发展潜力的方向,如果将两者结合则记录密度会更高。笔者结合已有的实验数据与前人的理论工作,通过有限差分法求解动力学方程和Monte Carlo随机方法,重点研究了以下几个与图案化介质及热辅助磁化技术有关的问题:(1)针对数值微磁学中矩形网格处理复杂边界时计算精度较低的问题,利用磁体本身的几何对称性和退磁张量的性质,通过在实空间求积分的方法解析地推导了等边三棱柱的退磁张量。根据这一张量表达式,可以得到任意精度的退磁因子,把这一结果应用在微磁学的网格划分当中,可以提高对复杂边界的处理能力。(2)为了能够在数值计算中高效地求出系统中的偶极作用能,解决由于偶极作用长程性带来求和速度收敛缓慢的问题,笔者通过重新定义网格求和方程,并采取分段处理的方法,解决了Lekner求和法中由于对称性降低而导致的奇异性问题,成功地把Lekner求和法从三维周期性边界条件下的库仑作用系统,推广到了二维周期性结构的磁偶极作用系统。应用Lekner求和法,可以高效地处理图案化介质这类规则排列的磁偶极子系统中、偶极作用能的计算问题。(3)为了深入理解偶极作用能对信息位稳定性与信息写入过程的具体影响,为实际设计图案化记录系统时选择合适的图案化介质提供理论指导,笔者通过求解二维系统的动力学方程,研究了有限阵列和周期性边界条件阵列磁性颗粒间偶极作用能对系统静态与动态性质的影响。发现有限阵列的静态磁学性质,诸如剩磁状态、矫顽力等与系统的大小密切相关,而磁化动力学过程则不受系统大小的影响。发现偶极作用能对系统的磁化强度翻转模式有决定性的作用。对于有限阵列来说,在平面各向异性的水平磁化翻转过程中,由偶极作用强度决定了三种翻转模式,即一致转动、成核模式及这两种模式的过渡区域;在垂直各向异性的垂直磁化翻转过程中,由偶极作用强度决定了四种翻转模式,即成核模式、非线性激发、旋卷模式以及成核与旋卷的过渡区域。对于周期性边界条件下的阵列,由磁场脉冲持续时间和偶极作用强度共同决定了中心磁矩翻转类型相图,相图可以分为五种翻转类型,即关联翻转、过冲翻转、下冲翻转、弹道翻转以及未发生翻转区。(4)为了理解偶极作用能对系统热稳定性的影响以及温度不均匀性对热辅助写入过程的具体影响,笔者运用Monte Carlo方法研究了这两个问题。发现偶极作用能的增加,会导致系统闭锁温度的升高,从而提高系统的热稳定性。在高斯分布型的稳定温度场中,发现根据温度场的半高宽,可以把翻转过程分为三类不同的成核模式,即边缘成核而后中心扩展模式、边缘成核而后边缘扩展模式以及两种模式的混合模式,并且翻转弛豫时间的对数与半高宽导数之间成分段的线性关系,其分段点受外场和中心温度的影响。而对于给定半高宽的温度场来说,弛豫时间与温度的关系与经典成核理论描述均匀温度场中弛豫时间与温度的关系相似,只是此时的能量势垒和比例系数都与温度场的半高宽有关。

GH4169热辅助切削过程分析

高温合金GH4169作为典型的难加工材料具有切削力大、刀具磨损严重等特点。热辅助切削是一种利用外部热源降低工件强度、减小切削力改善切削性能的有效方法。基于有限元方法分析了不同热辅助温度对GH4169切削过程的影响规律,结果表明:热辅助温度越高,切削力越小,越容易产生带状切屑,表面残余拉应力越小,表层残余压应力越大。

水热辅助2段酸溶法从高岭土尾矿提取氧化铝的研究

以高岭土尾矿为原料提取氧化铝,研究水热辅助2段酸溶工艺提取氧化铝的条件,考察了高岭土尾矿煅烧活化和溶出条件对高岭土尾矿中氧化铝溶出率的影响。实验结果表明,煅烧活化条件为:煅烧温度650℃、煅烧时间2 h;溶出的最佳工艺条件为:第1阶段采用浓盐酸酸溶提取氧化铝,液固质量比4∶1、水热反应温度85℃、水热反应时间12 h;第2阶段采用质量分数15%的盐酸酸溶提取氧化铝,液固质量比4∶1、水热反应温度85℃、水热反应时间12h。在此条件下,高岭土尾矿中氧化铝总溶出率达到75.5%。

热辅助磁头TAMR技术的开发现状

热辅助磁头(Thermal Assisted Magnetic Recording,简称TAMR)技术是通过激光瞬间加热磁记录介质,使其局部温度升高,矫顽力迅速下降到写磁头磁场可写范围完成写入动作后,磁记录介质温度快速冷却到原来高矫顽力状态从而实现信息保持。本文从TAMR的基本原理出发,介绍了TAMR当前的研发状况和生产TAMR的相关设备,相关技术以及所存在的问题,为进一步加快TAMR量产上市提供技术参考。

热辅助磁头TAMR极尖形变的工艺优化

热辅助磁头TAMR在封装过程中磁头极尖部位很容易产生形变。极尖的形变对磁头飞行高度很敏感:形变越大,磁头飞行高度越大,飞行高度越难控制。随着磁头飞行高度的增加,输出信号的幅值也随着减小,磁头的读写性能明显下降。本文通过Minitab软件设计正交试验并进行数据分析,寻求封装过程中的最佳工艺参数以达到减少磁头极尖形变的目的,为TAMR封装提供技术参考。

在线热辅助甲基化-气相色谱法分析棉籽仁中的脂肪酸组成

建立了分析棉籽仁中脂肪酸组成的在线热辅助甲基化-气相色谱法。将0.3 mg棉籽仁样品与2μL三甲基氢氧化硫(0.2 mol/L)加入裂解器,在350℃下进行甲基化反应,通过气相色谱仪进行分离分析,共检测到8种脂肪酸甲酯成分,分别为亚油酸(C18∶2)、油酸(C18∶1)、棕榈酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、肉豆蔻酸(C14∶0)、棕榈油酸(C16∶1)、花生酸(C20∶0)和二十二酸(C22∶0),不饱和脂肪酸的相对含量为66.30%~72.54%,其中亚油酸的相对含量为43.20%~53.61%,相对峰面积的相对标准偏差(RSD)小于10%(n=5)。通过分析5组棉籽仁样品与3种食用油中的脂肪酸组成,结果表明不同产地的棉籽仁中的脂肪酸组成差异不明显,且棉籽仁中的脂肪酸组成与玉米油最为接近,相似度为0.960~0.992。该方法简单、快速、准确,适合分析棉籽仁中的脂肪酸组成。

热辅助超声波处理对鲜榨火龙果汁品质的影响

本文以鲜榨汁和热处理汁(95℃、10 min)为对照,研究了热辅助超声波(Thermosonication,TS)处理对鲜榨红肉火龙果汁中自然菌群控制效果和品质保持的影响。结果表明,TS处理功率和温度的增加或处理时间的延长,对鲜榨火龙果汁中自然菌群的控制效果更有效,但不利于其色泽、VC和总糖的保留;可溶性固形物含量、p H、总酸与鲜榨汁相比,无显著性差异(p> 0.05)。其中,在570 W、50℃条件下经TS处理30 min,可使其菌落总数控制在1.77个对数,霉菌和酵母菌未检出(平板计数法);果汁的总色差ΔE*<2,色泽无肉眼可见色差、接近鲜榨汁; VC和总糖的保留率分别为86.89%、87.04%。95℃热处理10 min后的果汁虽然其自然菌群得到有效控制,但色泽、VC和总糖等品质与鲜榨汁相比劣变明显。因此,TS(570 W、50℃、30 min)处理可用于控制火龙果汁中自然菌群并保持鲜榨汁的品质。

热辅助记录——新型超高密度记录方式的原理与研究进展

磁记录是当今信息社会主要的信息记录方式。本文综述了热辅助新型光磁混合记录介质的研究状况以及最新进展情况,重点介绍了垂直磁记录和光磁混合记录的原理和优缺点比较,并对光磁混合记录介质的发展前景进行了展望。

激光热辅助磨削超硬合金表面质量研究

为改善超硬合金磨削加工的表面质量,引入激光进行热辅助磨削加工。以YG6X型超硬合金为研究对象,在正交实验的基础上,借助极差分析法,分别研究了激光功率、进给速率、砂轮转速、磨削深度对加工表面质量的影响规律。研究结果表明:激光热辅助磨削可以提高超硬合金的表面质量;表面粗糙度随着激光功率的增大而减小,随工件进给速度的增大而增大,随砂轮转速的增大而先减小后增大,随磨削深度的增大而先减小后增大。所确定的最佳工艺参数为:激光功率150 W、工件进给速度1 mm/s、砂轮转速140 r/s、磨削深度30μm。加工后超硬合金的表面粗糙度达到了0.562μm。