超高温陶瓷复合材料ZrB2-HfB2-SiC电火花加工蚀除特性研究

ZrB_(2)-HfB_(2)-SiC作为超高温陶瓷复合材料,具有高硬度与高脆性的特点。采用传统机械加工方法,刀具磨损严重,加工效率低。电火花加工不受材料硬度和脆性限制,是加工ZrB_(2)-HfB_(2)-SiC材料的有效方法。但该复合材料具有非均质性和各向异性,材料组分的不同作用机制导致其具有不同于电火花加工金属的材料蚀除过程和蚀除机制。利用高速摄像观测方法对电火花加工ZrB_(2)-HfB_(2)-SiC时的单脉冲放电材料蚀除过程进行研究,分析其蚀除机制。结果表明:该材料在放电蚀除过程中发生了复杂的物理化学变化,SiC纤维主要为断裂蚀除;放电凹坑形状不规则,且不同位置的放电凹坑形貌差异很大。通过电火花微小孔加工实验,验证了电火花加工ZrB_(2)-HfB_(2)-SiC的可行性,发现微细电火花加工时其具有明显的极性效应。

工程陶瓷放电加工的蚀除机理

简要叙述了工程陶瓷放电加工的蚀除过程,并通过三个数学模型的讨论进一步阐明了金属材料与工程陶瓷蚀除机理的异同点。

结构陶瓷放电加工过程的蚀除机理

综述了结构陶瓷放电加工过程中存在的两种蚀除形式，并通过三个相关数学模型的介绍，进一步阐明了各种机理的蚀除特点。

微细电火花加工中电极材料的蚀除机理研究

在微细电火花加工过程中 ,由于放电时间极短 ,使得其阴阳两极的电极材料蚀除过程产生较大的差异。本文应用传热学和电场的基本理论 ,分别对微细电火花加工阴阳两极的材料蚀除机理进行了理论研究 ,得出了在窄脉宽微细电火花加工中 ,尽量缩短脉宽可提高阳极材料的去除效率 ,同时又不会明显增加阴极材料损耗的结论。

难加工材料激光与化学复合加工蚀除量的研究

介绍了激光与化学复合加工的机理。在工艺实验基础上,系统研究了激光工艺参数(脉冲能量、脉冲宽度、重复频率、扫描速度)和腐蚀液参数(成分、质量分数、流速)对难加工材料复合加工蚀除量的影响规律。通过与单纯激光铣削的对比分析证明,复合加工可获得较高的加工效率和较好的表面质量。

金刚石烧结电极放电烧蚀加工蚀除机理

为了提高电火花加工效率,采用内部随机分布金刚石颗粒的管状烧结磨头作为放电诱导烧蚀加工电极。首先利用烧结电极金属基体和钛合金材料产生电火花诱导放电,通过电极内部进气孔冲入助燃氧气,使材料表面产生电火花诱导烧蚀。其次利用电极中的金刚石颗粒在线修整烧蚀加工的氧化表面,提高烧蚀效率及表面质量。对钛合金TC4进行钻削试验,从高效烧蚀加工及金刚石颗粒修整作用两个过程分别对该加工方法的微观蚀除机理做了具体分析,并与常规电火花钻削、紫铜电极烧蚀钻削进行对比,分析了材料去除率、表面质量等指标。结果表明,在相同试验条件下,金刚石烧结电极的烧蚀加效率是常规电火花钻削加工的14.5倍,并获得了近似机械加工的表面质量。

电火花加工放电爆炸力对材料蚀除机理的研究

通过对不同电源、不同电极材料、不同介质条件下单脉冲放电爆炸力及放电蚀坑形貌和尺寸的实验研究,对增爆电源放电爆炸力的蚀除机理进行了初步研究。研究结果表明,虽然增爆电源的单个脉冲能量仅为普通电源的1/2,但其放电冲击波峰值压力及放电蚀坑直径却远远大于普通电源,因而提高了加工效率。研究结果还表明,增爆电源的材料蚀除机理主要是热爆炸蚀除,即材料是先被放电通道的瞬时高温熔化,处于熔化状态的材料在放电爆炸力的作用下被抛出的。放电爆炸力的大小与放电介质密度有关,介质密度越大,放电爆炸力越大。

超短激光蚀除金属机制的分子动力学研究

采用耦合电子热传导方程的分子动力学方法,研究了飞秒激光辐照下金属Ni的熔化及蚀除动力学.分析了靶材内部温度分布特征及蚀除产物的构成,主要包含单个原子及大团簇.确定了断裂位置和蚀除开始的标志,即该处温度分布出现小的峰值,且粒子数密度急剧下降.模拟结果表明:强烈的蒸发及靶材内部所产生的拉应力分别是单个原子及大团簇喷射的机制.同时,深入探讨了激光诱导压力波的传播规律,预测了压力波的波速,约为4.97 km/s.将不同脉冲能量密度下的蚀除速率同实验数据加以对比,结果相差16%～20%.预测了熔深随时间的变化规律,基本随时间的延续而呈上升的趋势.发现过热现象的存在.

电火花加工参数对蚀除微粒粒度分布影响规律的研究

电火花加工是金属粉末制备的重要加工方法,用于纯金属、合金等粉末的制备。为制备给定直径范围的粉末,需要选择合适的加工工艺参数。此外,在电火花加工中,蚀除颗粒对放电间隙电场及流场有较大影响,颗粒粒度大小直接影响了场相关有限元仿真分析的计算结果。研究了主要放电加工参数及工作液类型对金属粉末直径分布的影响规律,调节电参数进行电火花加工实验,收集蚀除微粒,通过检测微粒直径分布以及微粒形貌,得出电参数对放电加工制备金属粉末的影响机理。结果表明:工作液类型对微粒粒径影响较大,放电电流及脉宽对微粒粒径分布影响规律不同。所得规律对粉末制备生产过程及电火花间隙流场仿真有一定的指导意义。

超声辅助微细电解加工间隙空化微射流对材料蚀除的影响

为探究超声辅助微细电解加工(UAEMM)间隙电解液内产生的空化微射流对材料蚀除的影响,建立微射流冲击工件表面流固耦合模型,通过数值仿真研究高速微射流冲击下工件表面微观塑性形变规律以及微变形对电场分布的影响规律,并进行了超声空化实验验证。研究结果表明:微射流冲击工件表面产生若干深度约0.12μm、凸起约0.04μm的空蚀坑;在外加电场下,空蚀坑凸起处的电流密度和蚀除深度较原始工件表面处提高1.2倍;进一步的凹坑成形加工实验结果表明,在超声振幅10μm、加工时间5 s、加工间隙50μm工况下,与微细电解加工相比,UAEMM凹坑蚀除深度从20μm提高到100μm,同时成形凹坑底部粗糙度R_(a)从290 nm降低到40 nm;超声能场下间隙大量空化微射流促进了微细电解加工效率、加工后工件表面质量。

分子动力学在研究激光蚀除机制中的应用进展

介绍了分子动力学模拟的基本原理,并对国内外采用其研究金属、半导体、有机体等材料的激光蚀除机制的现状以及所涉及的关键技术进行了详尽的综述,最后指出了分子动力学模拟激光蚀除的进一步研究方向。

激光等离子体诱导蚀除眼内病体组织的机理分析

本文分析了激光等离子体诱导蚀除眼内病体组织的物理机理 ,并从理论上解释了等离子体诱导蚀除手术对周围组织副作用极小的关键原因是激光等离子体所具有的屏蔽机制 ,最后提出了更有效蚀除即把副作用降低到最低限度的解决办法。

金刚石木工刀具材料蚀除量的灰色组合预测模型

本文在多变量灰色组合预测模型的建模基础上,以金刚石木工刀具电火花磨削工艺参数正交设计实验结果作为数据样本,建立了金刚石木工刀具材料蚀除量的预测模型,该模型为多元线性回归模型的一种改进模型。本文以电火花磨削工艺参数作为输入量,以蚀除量作为输出量,结合实验数据进行了金刚石木工刀具材料蚀除量预测模型的验证,结果表明所建立的预测模型能够较好地预测出金刚石木工刀具的材料蚀除量。

电火花加工过程中电极材料蚀除机理研究

从电火花加工过程中的能量分配、放电通道变化、通道热源以及电极材料蚀除4个方面,就目前国内外的研究现状以及所涉及的关键技术进行了详尽的综述。介绍了分子动力学、粒子模拟等新方法在电加工电极材料蚀除机理研究中的应用,指出了电加工过程中电极材料蚀除机理的进一步研究方向。

钛合金TC4不同介质放电加工蚀除机理研究

为研究钛合金TC4在蒸馏水和火花油中放电加工时材料蚀除机理的差异,在相同条件下进行钛合金TC4放电加工试验,分别对放电波形、极性效应、表面微观形貌及加工表面主要成分等进行了对比分析。结果表明:蒸馏水的冷却性和流动性较好,可很好地进行极间冷却并进行消电离,放电能量较大时加工依然很稳定,大大提高了加工效率;相对而言,火花油的冷却性和流动性较差,且易析碳,频繁发生拉弧、二次放电和短路等现象,脉冲利用率低,加工效率较低。蒸馏水中工件表面产生的氧化钛熔点较火花油中形成的碳化钛低,更易于蚀除,因此蒸馏水中可获得更高的材料去除率。

超短脉宽电火花加工工件表面蚀除模型分析

分析了在电火花加工中单脉冲超短脉宽放电情况下,工件电极表面蚀除凹坑的形成机理,并建立了凹坑形成的数值模型,应用ANSYS对所建模型进行了仿真模拟,最后进行了单脉冲电火花放电去除验证性试验,对尖孔蚀除模型进行了验证,取得了较理想的结果。

飞秒激光蚀除金属的分子动力学模拟

采用耦合一维双温模型的分子动力学方法,从连续及原子级的角度详尽描述了飞秒激光与金属的相互作用过程。建模时不仅考虑了激光能量的吸收方式、电子热传输及电子 晶格间的能量交换,而且对底部边界进行了特殊处理,采用简单而有效的速度减幅技术,既能防止靶材底部断裂,又能保证有效蚀除。分析了靶材内部温度、压力的分布特征及应力约束条件下的蚀除机制。模拟结果表明,靶材是在卸载波及被反射的压力波的共同作用下发生断裂;较高脉冲能量密度下蚀除产物由多个大团簇组成,而较低能量密度下只包含单个团簇,这是应力约束条件下金属蚀除的主要特征。同时,深入探讨了激光诱导压力波的成因及其传播规律,预测了压力波的波速。确定了蚀除阈值,同实验数据完全吻合,并证明了有过热现象的存在。

微细电火花加工高硅铝合金材料蚀除机理研究

对高硅铝合金微细电火花加工材料蚀除机理进行了分析研究。通过Quanta 200F环境扫描电镜对喷射成形Al50 wt%Si合金的微观结构进行观察,并建立简化模型。研究了在铜电极和钨电极两种加工过程中材料的蚀除形式,分析了材料的蚀除过程。

TiBCN陶瓷线切割加工表面质量及蚀除机理

采用硼化法制备的TiBCN导电陶瓷粉末成功热压烧结为块体材料。设置不同电火花线切割加工工艺参数,切割TiBCN块材。通过加工表面质量分析及SEM微观形貌观察,研究了线切割加工表面质量的影响因素及材料蚀除机制。研究结果表明：线切割加工TiBCN陶瓷材料,可以获得质量良好的加工表面,最小表面粗糙度Ra为0.4μm;脉冲电流Ip和脉间ti是影响加工表面质量的主要影响因素;虽然设置长脉宽te有利于提高蚀除效率,但脉间过小,易形成表面裂纹。TiBCN块材线切割加工最佳参数设置范围为：Ip=2~6,te=20~22μs,ti=65~75μs。线切割加工TiBCN陶瓷材料,有三种蚀除机理：剥离、熔融/再凝固、气化蒸发。

超短脉冲激光对生物软组织的等离子体诱导蚀除

详细研究了超短脉冲激光与生物组织相互作用的机理 ,建立了生物软组织中激光诱导光学击穿模型 ;结果表明 ,对于纳秒或亚纳秒脉冲激光 ,强吸收介质的热电子发射对电子雪崩电离过程有很大影响 ,等离子体光学击穿阈值随生物组织吸收的增加而降低 ;在激光脉宽为亚皮秒量级时 ,多光子电离成为光学击穿的主要机制 。