n-Al_2O_3/Ni-Co纳米复合电刷镀层表面形貌的分形维数研究

采用电刷镀技术,在45钢上获得了n-Al2O3/Ni–Co纳米复合电刷镀层。研究了镀液中纳米颗粒加入量对镀层的表面形貌和显微硬度的影响,并利用盒维数的计算方法,计算了表面形貌的分形维数,初步建立了表面形貌的分形维数与镀层显微硬度之间的关系。对比分析表明:随着镀液中纳米颗粒含量的增加,镀层表面形貌的分形维数先减小后增大,镀层的显微硬度则先增大后减小,但都在镀液中纳米颗粒加入量为20g/L时达到最值,即镀层表面形貌的分形维数与其显微硬度有负相关的对应关系。

基于运动学支撑的透镜光学表面面形及其复现性

根据高精度投影光刻物镜的特点,提出了一种运动学支撑结构,并采用实验结合有限元分析的方法研究了该支撑结构引起的透镜光学表面变形以及重复装配过程中透镜光学表面面形的复现性。首先,介绍了运动学支撑结构的原理及镜面变形分析的方法。然后,应用Zernike多项式拟合实测和有限元分析得到的面形,并用两种方法对运动学支撑结构夹持力引起的透镜光学表面面形进行对比,以验证有限元分析模型的正确性。同时,分析了考虑重力情况下运动学支撑结构导致的透镜光学表面变形。最后,用实验的方法测量了运动学支撑结构在重复装配过程中透镜光学表面面形的复现性。实验和分析结果显示,由运动学支撑结构夹持力引起的透镜光学表面面形均方根(RMS)值的实测值为1.004nm,分析值为0.974nm,夹持力及重力综合作用下导致的透镜表面Fringe Zernike拟合面形RMS值为2.538nm,产生的主要像差为离焦、初级三叶像差和二级三叶像差,重复装配过程中引起的透镜光学表面面形的复现性标准差为0.645nm。得到的结果表明,所设计的运动学支撑结构能够保证透镜光学表面面形在重复装配过程中有良好的复现性。

蚀刻表面面形的分析

采用一个有效的数学模型 ,分析了在蚀刻工艺中基底自身面形轮廓的曲线形状对基底局部区域的蚀刻速率产生的影响 ,并通过对数学模型的理论分析和计算机模拟得出受此影响而产生的面形形状 ,并将结果与实验进行对比 .利用这个数学模型对使用离子束蚀刻制作单台阶光栅的台阶与沟槽部分的表面面形随时间的演变过程进行了计算机模拟分析 ,并通过把理论结果与在实验中得到的蚀刻表面在原子力显微镜 ( AFM)下拍摄的照片进行比较 ,结果说明这种模拟分析能够保证对该问题分析所要求的精度 。

单/多狭缝射流冲击柱状凸形表面流动和换热特性

为分析单狭缝、双狭缝和四狭缝射流冲击柱状凸形表面的流动换热特性,应用Realizable k-模型对其展开数值研究。通过与实验数据对比验证了数学模型的适用性,比较探讨了单、多狭缝冲击射流的流场分布、边界层分离现象和冲击换热特点。结果表明:单、多狭缝射流冲击柱状凸形表面,气体分别在流动阻力和相邻狭缝射流逆向相遇阻力形成的逆压梯度作用下,发生边界层分离;随流动发展,多狭缝射流在相邻射流逆向相遇作用下,Nu迅速下降至最低值,随后在逆流作用下有所回升;每狭缝具有相同雷诺数Re条件下,当狭缝数目增加时,Re的增加对提高平均努塞尔数Num的效果相对较小,当无量纲曲率半径(D/B)增大时,Num对Re的变化更加敏感,增大Re将有效地增加表面Num;狭缝射流总流量一定时,狭缝数目越多,Num越小,局部努塞尔数Nu分布越均匀。

双分形表面的粗糙度表征及参数计算

通过对精车和磨削加工不锈钢表面的粗糙度测量，发现它们的轮廓功率谱在其谱区内均服从两种不同的幂定律。本文对这种双分形表面提出了一种新的表征方法，并给出了分形参数的计算公式。实验表明，加工方法越精细，其边界频率越高。

不锈钢带材表面翅成形的研究

研究了正犁削不锈钢表面翅成形的加工机理 ,探索了形成规则翅片的刀具几何参数及犁削条件 ,着重对翅的形成过程进行了分析 ,并建立了数学模型 .理论分析和实验结果表明 ,翅的形成过程包括导入、犁切堆积及成翅三个阶段 ,而犁切堆积阶段是翅形成的关键 ,翅的高度随犁切深度的增加而增大 。

凹坑形非光滑表面的优化设计及减摩性能分析

为了探讨凹坑形非光滑表面的形貌参数对于表面摩擦性能的影响,进一步证明自组装凹坑形非光滑表面的耐磨性能,利用Ansys热结构耦合的方法,对影响凹坑形仿生非光滑表面耐磨性的形貌参数及外加载荷条件进行了有限元仿真模拟,并利用能量损耗与能量守恒理论对等效摩擦系数进行了推导,通过等效摩擦系数的对比,最终确定出最优的形貌参数组合:凹坑直径为2μm,间距为4.5μm,涂层厚度为200μm,压力系数为1 000,速度为3 m/s时,凹坑形仿生非光滑涂层表面的减摩性能最佳.并且通过凹坑形仿生非光滑表面与光滑表面在相同外加条件下的耐磨性对比,验证了凹坑形仿生非光滑表面具有优异的减摩减阻性能,与未涂涂层的光滑表面相比其减阻率可达48.42%,与涂有具有相同热物理性能的光滑涂层表面相比,其减摩效率可提高15.57%.

凸包形仿生非光滑表面的脱附性能研究

分析了臭蜣螂体表的凸包形非光滑结构,建立了单一凸包的数学模型并将其进行了简化,建立了凸包形非光滑表面的三维模型。采用正交多项式回归分析的方法进行黏煤量的试验,根据煤炭试样的情况及加工的方便,确定了试验的取值范围,得到了球冠高度、球冠体投影直径和中心距与黏煤量之间的回归方程;通过分析,得到黏煤量与3个试验因素之间的关系,最后对回归方程进行了优化分析,得出了三因素在试验范围内的最优值。

板料渐进成形件表面质量的影响因素分析

表面质量控制是板料渐进成形领域的热点研究内容。以典型锥形零件为研究对象,推导不同残余波峰区域形状时残余波峰高度和垂直进给量的转化关系式,提出渐进成形工具对板料的接触频次与残余波峰高度、成形角和工具半径之间关系的数学模型,以此评价成形工具对板料的研磨效应。通过不同的预设残余波峰高度、原始板料表面粗糙度和摩擦类型,对倒锥形零件成形开展全因子试验,分析成形零件表面轮廓曲线与粗糙度值,揭示不同因素对表面质量的影响程度和机理。试验结果表明,在不同轨迹间距条件下,影响渐进成形件表面质量的主要因素是犁沟效应和研磨效应,采用滚动摩擦的方式可以有效地降低该效应。

电火花加工变质层对模具成形表面的影响

电火花加工是模具制造的主要加工手段之一,其物理本质决定了用该手段加工的模具成形表面存在表面变质层。分析表面变质层的形成机理、变质层对模具质量和寿命的影响,并提出对策。

单排突片激励热射流作用下楔形凹腔表面对流换热研究

为了改善发动机整流支板凹腔防冰结构热气射流冲击换热效果,在常规圆形射流孔上采取了突片激励,通过三维内外流耦合数值模拟的方法研究了突片数量、突片穿透比(l/d)以及射流冲击间距(H/d)对楔形凹腔表面换热的影响。研究结果表明:突片能够提高射流核心区的速度和湍流动能,使得冲击换热效果增强;相对于圆形射流孔,4-tabs,6-tabs和8-tabs所对应的的楔形凹腔表面温度和Nu数分别提高了1.2K,2.3K,2.8K和17%,28%,33%;凹腔表面温度随着突片穿透比的增大而有所提高;射流冲击间距(H/d)对凹腔内部对流换热有很大的影响,无突片激励作用时,H/d=6的凹腔表面最高温度和Nu数比H/d=12提高了7.2K和67%;在突片激励作用下,H/d=6时的凹腔表面最高温度和Nu数分别比H/d=12时提高了8.5K和90%。突片数量和突片穿透比的增大都会引起次流总压损失的增加。

半无限板条中任意形亚表面缺陷的热波散射

基于非傅里叶热传导方程,采用复变函数与保角映射方法,研究了半无限板条结构中任意形亚表面缺陷的热波的多重散射问题,给出了热波散射问题的一般解.温度波由调制光束在材料表面激发,缺陷表面的边界条件为绝热.分析了结构几何和物理参数对热波散射与温度分布的影响,并给出了温度变化的数值结果.分析方法和数值结果可为工程材料结构的热传导分析、热波成像、物理反问题和材料内部缺陷评估等提供理论基础和参考数据.

基于相移偏折法的高反射表面面形测量技术

利用单相机所采集的图像实现了对光滑高反射表面面形的直接检测.首先利用相机获取参考平面在标准平面镜中的镜像,然后通过参考平面上的点与归一化成像平面上图像点之间的密集折返对应关系,求得待测镜面的深度距离,从而实现对高反射表面面形的测量.通过光线追迹将该测量过程转化为求解物空间中关于两对应光线束之间的相交问题.以相位为载体获取面形梯度分布,求得该表面的法向量场,并求解相应的反射光线束.通过光线追迹对该光线束与相应入射光线束求“交点”检测高反射表面.对标准平面镜进行实验检测,测量得到的面形平面度为0.19 mm.采用传统方法与本文所提方法对汽车后视镜进行检测,所得检测结果对应点之间的平均距离为0.15 mm,验证了本文方法检测镜面面形的有效性.

基于Ω型共形超颖表面的曲面全息（英文）

共形超颖表面可以打破物体几何形状与光学功能之间的限制,使散射波前得到任意的调制。文中展示了一种自适应的共形超颖表面,该超颖表面由非手性镜面对称的Ω型金纳米天线组成,可以集成在任意形状的基底上,在可见光范围内(λ=450 nm)实现曲面全息。共形超颖表面的相位调制方法依赖于贝里相位,通过旋转纳米天线的方位角,可以在每个亚波长单元中进行连续的相位控制。这种共形超颖表面包裹在曲面拓扑物体上可以用于各种实际应用中,如曲面透镜聚焦、隐身和安全打印技术。

双面镀膜法制备高面形精度滤光片

对双面镀膜法制备高面形精度滤光器件进行研究,通过在一面沉积带通滤光膜,另外一面沉积应力/形变匹配膜层的方式,制备了外径Φ25 mm,径厚比为10∶1的HWB900基底高面形精度带通滤光膜。测试结果显示:在通带1 215 nm~1 265 nm波段的平均透过率■≥92%,截止带900 nm~1 135 nm、1 345 nm~1 700 nm内透过率■<1%,镀膜后零件2个表面的均方根(root-mean-square,RMS)值均优于λ/20。深入分析双面镀膜时2个表面面形的变化规律,确定了匹配膜层的厚度及该方法的使用特点。该方法实践性强,制备的光学器件光学性能优异,面形精度高,对高面形精度光学器件的制备具有重要参考价值和指导意义。

使用凹形表面磨矿介质的效果

本文分析了特殊形状的磨矿介质的磨矿效果。研究中使用的磨矿介质是带有凹形表面的普通球的变形。由于增加了磨矿介质的有效表面积 ,磨矿效率有望增加。凹形磨矿介质的体积小于相同半径的球。因此 ,凸 -凹形状的球在同样的表面积下质量较小 ,而比表面积和介质密度较大。在凸形表面介质和凹形表面介质接触时 ,大颗粒的破碎的概率大于小颗粒 ,使大颗粒得以优先磨矿。在实验室中进行了试验 ,每个试验的给料都相同 ,先用常规球形磨矿介质进行试验。然后用特殊形状的凸 -凹球代替一部分常规球形磨矿介质 ,以增加磨矿介质的比表面积。磨矿试验结果表明 ,在介质中凹形表面占一定比例 ,最大约为 10 %时 ,磨矿过程具有明显的选择性 ,并且在某些情况下提高了磨矿产品的细度。凹形介质的比例进一步增加时 ,磨矿介质的相对运动变得很不规则 。

基于机器视觉的柱形表面缺陷算法设计

本文主要介绍了机器视觉技术的原理和利用Visual C++6.0的MFC基本编程库函数进行操控界面设计和图像算法设计。通过MFC库函数进行上位机的操控界面设计,并且利用Visual C++6.0的CImg类库函数进行柱形表面缺陷检测算法设计,着重分析了图像预处理、图像平滑滤波、图像锐化和边缘检测;最后提取特征对象,计算柱形表面缺陷像素区域面积大小。

由宏观至微观的刀具表面改形技术

刀具断屑槽以及近年来出现的刀具表面微织构同为表面改形技术,但二者一直属于两个独立的研究领域。本文梳理刀具表面宏观和微观结构的国内外最新研究进展,分析两者在结构功能、设计方法和加工方法上的异同,探讨它们在未来交叉融合的可能性,帮助读者对刀具表面改形技术形成系统认识,加速相关技术的推广和应用。

光学表面面形偏差分解的一种软件算法

本文给出了一种基于椭球面(单叶双曲面)拟合的软件算法,能将光学表面的面形偏差分解成规则部分和不规则部分,并给予图示.用于面形偏差的定量评定.

便捷高效的数控铣床圆柱形表面加工程序

机器零件的形状大都包含圆柱形表面。数控铣床切削加工机器零件,圆柱形表面也是主要加工内容。包括外圆柱体、内圆柱孔、圆环槽、圆环凸台等。在铣削加工由多个圆形表面组成的零件时,圆形加工程序常需要编写或修改多次,给操作带来麻烦。利用宏指令编写的圆形表面加工程序,使用起来便捷、高效,适用于单件或小批量的零件加工。