单脉冲气中电火花线切割电蚀坑形貌仿真分析

为研究气中电火花线切割加工机制,建立Cr12Mo V模具钢温度场的数学模型。基于ABAQUS软件对单脉冲放电过程中Cr12Mo V模具钢的温度场进行仿真分析,得出Cr12Mo V模具钢的温度场分布规律,测量出不同峰值电流和脉冲宽度下工件表面电蚀坑的半径和深度并进行了修正,进而计算出电蚀坑的体积。获得了单脉冲放电后工件表面电蚀坑半径、深度、体积以及深径比随峰值电流与脉冲宽度的变化规律,进而预测出电火花线切割加工效率与工件的表面质量。

基于蚀坑形貌特征的2198-T8铝锂合金预腐蚀疲劳寿命预测

通过盐雾环境条件下的预腐蚀疲劳试验测试2198-T8铝锂合金的疲劳寿命,并基于蚀坑形貌对腐蚀疲劳寿命进行了预测。结果表明,在同一腐蚀环境参数下,蚀坑的长度、宽度及深度均满足对数正态分布。将蚀坑形貌简化为半椭球状的几何模型,与试验寿命数据相结合,通过ABAQUS有限元模拟、数字图像相关裂纹监控技术和理论计算,得到蚀坑深度与等效初始裂纹长度之间的等价关系,最后使用Paris公式对不同参数下的预腐蚀疲劳试样进行寿命预测,预测结果均处于1.5倍分散带以内。

硒铟镓银单晶体(112)面蚀坑形貌观察

研究出一种能在室温下对AgGa0.8In0.2Se2晶体(112)面进行择优腐蚀的新腐蚀液配方,提出了一种适合AgGa0.8In0.2Se2晶体择优腐蚀的新工艺。采用改进的Bridgman法生长出AgGa0.8In0.2Se2晶体,对晶体进行定向切割出(112)面晶片;然后对晶片进行研磨、机械抛光,使其表面平整无划痕;再将晶片用新腐蚀液,浓HNO3(65%～68%)∶浓HCl(35%～38%)=1∶2.5(体积比),在室温下腐蚀5min,同时进行超声振荡。采用金相显微镜对腐蚀后的晶片表面进行观察,发现清晰的蚀坑形貌,形状近似为正三角形,并对(112)面蚀坑的形成及其形貌成因进行了理论分析。

硫镓银晶体(112)面蚀坑形貌研究

本文报道了一种能在室温下对硫镓银晶体(112)面进行择优腐蚀的新腐蚀液配方,采用新腐蚀液对改进的Bridgman法生长的AgGaS2晶体进行腐蚀,用扫描电镜对蚀坑进行了观察,得到了清晰的(112)面蚀坑形貌,形状为三角锥形。初步解释了蚀坑的形成原因。AgGaS2晶体低指数的{100}面的腐蚀速度较慢,在腐蚀过程中逐渐显露出来,最终使晶体(112)面呈现出三角锥形蚀坑形貌。

CdGeAs_2晶体的蚀坑形貌观察

采用金相显微镜和扫描电镜观察了垂直布里奇曼法生长的新型红外非线性光学晶体砷锗镉(CdGeAs2)单晶片(101)面蚀坑形貌。选择机械研磨、物理抛光及质量分数为3%溴甲醇在室温下对晶片化学抛光1min左右的工艺,获得了表面平整无划痕的CdGeAs2晶片。报道了一种新的CGA晶体择优腐蚀剂,其组成为HCl∶HNO3∶H2O=1∶1∶1(体积比),室温下腐蚀晶片30s左右后在金相显微镜和扫描电镜下观察到CdGeAs2晶体(101)晶面的腐蚀坑,蚀坑形貌呈取向一致的等腰三角形,边界清晰,具有立体感,并从理论上分析讨论了(101)面三角形蚀坑的形成原因。

铝合金蚀坑损伤参量评述

将蚀坑损伤参量分成4类:尺寸、形状、统计和试验参数,回顾了蚀坑深度、投影面积、长宽比、矩形比、表面腐蚀率、分形维数、预腐蚀系数等影响剩余寿命的主要损伤参量,总结了蚀坑等效成初始裂纹的方法.

航空铝合金点蚀形貌对应力集中系数影响量化分析

开展航空7B04铝合金试件模拟机场环境的加速点蚀试验,获得点蚀损伤数据,定义点蚀蚀坑表面长度、宽度及蚀坑深度分别由A、B、C三个参量表示,此三个参量之间比例关系可确定典型蚀坑形貌特征。在此基础上,采用ABAQUS软件对一定载荷条件下典型形貌特征蚀坑的应力集中系数Kf进行量化分析。研究表明,随着点蚀周期延长,点蚀形貌逐渐呈表面椭圆、深度适中特点,量化结果为大部分B/A、C/A的值介于1和4之间,其最大值分别很少超过8和10;应力集中系数受点蚀形貌特征影响明显,表面形状一定时,应力集中系数Kf随蚀坑深度增加而增加;蚀坑深度一定时,应力集中系数Kf随蚀坑宽度增加而降低。上述结论可为飞机铝合金结构腐蚀疲劳寿命分析奠定理论基础。

CdGeAs_2单晶体的腐蚀研究

报道了一种新型的CdGeAs2晶体择优腐蚀剂,配方为:H2O2(30%)∶NH4OH(含NH325%-28%)∶NH4Cl(5mol/L)∶H2O=1 mL∶1.5 mL∶1.5 mL∶2 mL。将经机械研磨、物理抛光和溴甲醇化学抛光处理后的表面平整无划痕的CdGeAs2晶片,在40℃下超声振荡腐蚀数分钟,采用金相显微镜和SEM进行蚀坑观察。结果表明,新型腐蚀剂对CdGeAs2晶体(204)和(112)晶面择优腐蚀效果显著,蚀坑取向一致,具有很强的立体感;(204)晶面蚀坑呈三角锥形,(112)晶面蚀坑呈五边形,从晶体结构上对蚀坑形成机理进行了分析讨论。

磷锗锌单晶体的腐蚀研究

报道了一种新的ZnGeP2晶体择优腐蚀剂及其腐蚀工艺,即先采用研磨、物理机械抛光和HCl+HNO3热化学抛光获得表面平整无划痕的ZnGeP2晶片,然后将晶片在室温下采用HF(40%)∶HNO3(65%)∶CH3COOH(99.5%)∶H2O∶I2=2 mL∶2 mL∶1 mL∶1 mL∶4 mg腐蚀剂超声振荡腐蚀8 min;在扫描电镜下观察到ZGP(110)和(204)晶面的腐蚀坑,蚀坑形貌清晰,具有立体感,(110)晶面蚀坑呈四边形,(204)晶面蚀坑呈五边形,取向一致,蚀坑密度(EPD)约为104/cm2。从理论上对蚀坑形貌的形成机理进行了分析。

硫镓银晶体的化学腐蚀研究

采用改进的垂直布里奇曼(Bridgman)法自发成核生长AgGaS2晶体,在生长初期对生长安瓿籽晶袋进行上提回熔,生长出外观完整、无裂纹的大尺寸AgGaS2单晶体。采用XRD对晶体进行分析,获得了(112)、(001)和(101)面的高强度尖锐衍射峰。采用不同配比的腐蚀剂对晶体(101)、(112)及(001)晶面进行化学腐蚀,然后采用金相显微镜和扫描电镜观察,结果显示,(101)晶面蚀坑为清晰的近似三角形的四边形蚀坑,(112)晶面蚀坑为清晰的近似三角锥形,(001)晶面则呈现互相垂直的腐蚀线。初步分析了不同蚀坑的形成原因,计算出(101)和(112)面蚀坑密度约为105/cm2数量级。结果表明,改进方法生长出的大尺寸AgGaS2单晶体结构完整、位错密度低,质量较好。

减速机弧齿锥齿轮齿面电蚀失效分析

煤矿刮板运输机用减速机因运转中出现振动和异响而下线检查,结果是由于焊接过电流引起齿轮电蚀而失效。全面检查了齿面电蚀损伤的部位和损伤程度,对齿面电蚀的形貌进行了宏观和微观观察,对齿面电蚀损伤的特征进行了分析,并提出了防止齿轮电蚀的措施。

高强度铝合金腐蚀损伤检测实验研究

在实验室环境下对LC4铝合金进行加速腐蚀试验,用超声C扫描机对试件表面腐蚀损伤特性进行检测,可明显识别单蚀坑及多蚀坑连通区域。用数码显微镜观测单蚀坑表面形貌近似为一个圆形,而且在一个尺寸较大主蚀坑边缘还有若干次蚀坑,首次采用激光位移传感器测量腐蚀坑深度,综合多种测量结果,进行腐蚀损伤形貌研究,经过统计分析点蚀最大坑深度服从威布尔分布。扫描蚀坑断面,按步长获取蚀坑截面坐标值,绘制蚀坑断面二维图形。

蚀坑几何形貌的三维模拟

点蚀是导致结构失效的重要机理之一,点蚀形貌中隐含了大量的有用信息。针对点蚀形貌及尺寸的演化情况,采用三维元胞自动机技术对腐蚀环境中的金属腐蚀生长演化过程进行模拟。将腐蚀损伤生长过程模拟成一个离散的动力学系统,在模拟过程中着重考虑了腐蚀过程中发生的质量转移、金属溶解及钝化、IR降等基本化学物理现象,并定义了相应的局部规则。通过模拟得到了在不同环境下蚀坑的腐蚀损伤形貌。将蚀坑看做半椭球体,可以得到蚀坑的等效深度,定义蚀坑深度比为蚀坑等效深度与蚀坑模拟深度的比值,利用该参数对蚀坑趋近于半椭球体的程度进行分析;对等效为半椭球体的蚀坑,采用蚀坑尺寸比率对等效蚀坑的几何形貌进行研究。结果表明:蚀坑在生长过程中,几何形貌会达到一种相对稳定的状态。初步的研究将有助于进一步理解点蚀生长机理,为疲劳寿命预测及结构完整性分析提供有用信息。

Nd,Y∶SrF_(2)激光晶体的位错缺陷表征及分布研究

氟化物激光晶体Nd,Y∶SrF_(2)(NYSF)具有热导率高、发射光谱宽、发射截面适中等特点,在高功率激光技术领域具有重要应用。激光晶体中的位错是反映其晶格完整性的一类重要的微观晶体缺陷,对晶体材料的力学、光学性能具有重要影响。本文采用坩埚下降法制备了NYSF激光晶体,分析了腐蚀实验条件对位错蚀坑形貌的影响,获得了化学腐蚀法研究NYSF晶体位错缺陷的最佳腐蚀工艺,即浓度为4 mol/L的盐酸溶液作为腐蚀液,腐蚀温度为60℃、腐蚀时间为9~12 min;表征了位错腐蚀坑形态的演变过程,探讨了晶格原子排列对位错蚀坑形态的影响;利用化学腐蚀方法表征了位错缺陷在晶体中的分布规律,即轴向分布为从放肩到尾部先减少后增加,径向分布为从中心到边缘逐步增加;分析了晶体生长条件对位错缺陷形成的影响,提出了位错密度随坩埚下降速率的提高而升高的可能原因。

高速电弧放电加工放电过程研究

为了促进电弧加工技术的进一步发展,详细了解和掌握其加工现象背后的机理变得十分必要。借助于高速摄像机和光谱仪,对高速冲液条件下的电弧放电过程进行了实验研究。计算结果表明:弧柱温度远远超过普通电火花温度,是一种更高效的去除材料热源。高速摄像结果指出:流体动力断弧机制可有效地干扰电弧、防止出现稳态电弧放电,促进大能量电加工的稳定进行。此外,还对电弧放电产生的蚀坑形貌进行了研究,结果解释了工件正极性加工能得到更大材料去除率、而工件负极性加工能得到更好表面质量的原因。

钢材腐蚀损伤过程的元胞自动机模拟

采用元胞自动机方法对腐蚀环境下钢材的腐蚀行为进行了模拟,依据钢材在腐蚀环境下的实验研究结果和元胞自动机原理,定义了元胞自动机模型的局部演化规则,分别对钢材在腐蚀环境下蚀坑表面和深度腐蚀形貌发展过程进行了模拟。通过对比元胞自动机模型在不同溶液初始浓度c和溶解概率p条件下的模拟结果,确定了能够真实反映蚀坑形貌的模拟条件,并且讨论了不同的c和p对模拟形貌的影响。结果表明,随着p和c的增长,蚀坑等效半径和深度随腐蚀时间t呈现近似幂函数增长。同时,将蚀坑深度模拟结果与依据Komp提出的理论公式计算结果进行对比,符合程度非常高,验证了CA模型的可行性和正确性。