碳化钛材料ELID磨削加工机理及工艺实验研究

碳化钛新型材料因高硬度、高耐磨性及高化学稳定性等特点被应用到金属复合材料制造以及表面喷涂等方面,其常规磨削方式存在加工效率低、表面质量差、成本高及磨具损耗大的问题。采用ELID磨削技术对碳化钛进行精密磨削加工实验,以二次通用旋转法设计实验,探究加工工艺参数对碳化钛样件表面粗糙度的影响规律。采用DPS软件对实验数据进行分析并建立数学模型,借助MATLAB软件计算出最佳理论工艺参数组合,通过实验对其进行修正和完善,得出实际最佳工艺参数组合为:砂轮进给量1μm,砂轮线速度30m/s,电解电流12.3A,电解间隙1.1mm。在此参数下对碳化钛进行ELID磨削加工,获得样件的表面粗糙度值为246nm,相比于常规磨削方式,样件的表面质量提高14.6%,加工时间缩短36.7%,砂轮损耗率降低53.2%,整体加工效率提高100%以上。

玉米苞叶组织细胞结构生物质碳的制备及显微结构的研究

采用一步热解法,使用常见的玉米果穗苞叶为原料,制备了保留玉米苞叶组织细胞结构的生物质碳膜,采用扫描电镜,透射电镜等技术手段对样品的形貌和结构进行了表征,样品表面有明显的维管束以及大量的气孔的存在。不添加任何导电剂和添加剂,热解碳膜直接作为工作电极使用,在100 mA·g^(-1)的电流密度下,200次循环后仍能获得218 mAh·g^(-1)的可逆比容量。本工作在生物质废弃物利用,以及储能材料开发等方面有参考价值。

电火花—ELID磨削复合法加工铝基金刚石试验研究

采用电火花—ELID磨削复合法对铝基金刚石进行精密磨削加工试验,探究不同工艺参数对铝基金刚石加工表面质量的影响规律,并对工艺参数进行优化。试验结果表明,采用放电电流为16A、放电电压为90V、脉冲宽度为30μs、铜极转速为400r/min电火花加工工艺参数进行粗加工,采用电解电压为70V、占空比为60%、砂轮进给量为0.8μm/次、砂轮转速为2880r/min的ELID磨削工艺参数进行精密加工,可实现铝基金刚石材料的精密加工,并获得了表面粗糙度Ra=136nm的铝基金刚石加工样件。

RV减速器摆线针齿传动机构线外啮入冲击研究

针对摆线针齿传动机构啮合间隙引起的线外啮入冲击,进而导致RV减速器传动误差突变和振动冲击增大的问题,基于H-C(享特-克罗斯利)接触碰撞模型和Hertz(赫兹)接触碰撞变形规律,提出考虑摆线轮齿廓修形参数和机构设计参数的线外啮入冲击力模型与分析方法。首先,基于线外啮入冲击产生机理,确定了理论啮入点与实际啮入点,明确了弹性扭转角的计算方法。其次,基于H-C接触碰撞模型与Hertz接触碰撞变形规律,提出了考虑阻尼力的摆线针齿传动线外啮入冲击力模型。然后,采用多变量拟合方法,构建了摆线轮移距修形和偏心距与啮入冲击力的映射关系,揭示了摆线针齿传动机构线外啮入冲击的影响机制。最后,应用Ansys瞬态动力学模块进行摆线针齿传动机构碰撞动态力的仿真计算。结果表明:啮入冲击力随负移距修形量的减小而增加,随正移距修形量的增大而增加,随偏心距的减小而增加;理论和仿真得到的最大冲击力误差为7.98%,尚在允许范围内,验证了线外啮入冲击模型的可行性。该研究结果可为RV减速机摆线针齿传动机构的设计与优化提供理论依据。

纳米陶瓷颗粒对铝合金焊缝强度和微观组织影响的研究进展

铝合金材料具有密度小、比强度高、耐腐蚀性好等特点,是现代社会应用最为广泛的材料之一。纳米陶瓷颗粒具有高强度、高模量、热稳定性好等优点,随着纳米材料技术的不断发展,纳米陶瓷颗粒作为强化材料在铝合金焊接中的应用越来越得到重视。铝合金焊接过程中存在焊缝组织粗化、接头软化和热裂纹等问题,导致铝合金接头在服役过程中失效。纳米颗粒添加入焊缝,具有细化焊缝晶粒、修饰二次相形貌、降低焊接热裂纹、强化焊缝性能的作用,已被用于航空、航天、汽车、高速动车等高强度铝合金的焊接领域。近些年的研究表明,纳米颗粒的含量和成分等物理性质、焊接工艺以及纳米颗粒-基体的界面显著影响焊缝的组织和力学性能。随着纳米颗粒含量增加,焊缝强度显著提高,但是高含量的纳米颗粒容易诱发团聚。不同种类的纳米颗粒能够起到协同强化作用,此外焊接过程中焊接电流、搅拌摩擦参数以及超声和振动等工艺方法可以促使熔池流动提高纳米颗粒在焊缝中的分散程度,从而增强纳米颗粒的强化效果。本文综述了近年来国内外关于纳米陶瓷颗粒在铝合金焊接中的最新研究现状,归纳总结了纳米陶瓷颗粒的物理性质和焊接工艺对复合焊缝强度的影响,重点分析了纳米陶瓷颗粒对焊缝微观组织和热裂纹的影响,介绍了纳米颗粒与基体的界面结合问题,并展望了其未来的研究方向。

21 MHz~100 kHz重复频率亚皮秒NALM锁模光纤激光器

超短脉冲光纤激光器在工业、医学、科研等许多领域有着重要的应用。报道了基于全保偏非线性放大环形镜(NALM,nonlinear amplifying loop mirror)锁模的掺镱光纤激光器,通过调整腔内无源光纤的长度和位置,实现了21 MHz~100 kHz重复频率下的锁模。在21.16 MHz重复频率下实现了3 dB光谱带宽为9.1 nm、脉宽为5.3 ps的单脉冲锁模输出,经压缩后脉宽为352 fs。当重复频率为5.92 MHz时,获得了3 dB光谱带宽最宽为30 nm和压缩脉宽最窄为177 fs的锁模脉冲输出。受限于光纤长度,当最低重复频率为100 kHz时,从振荡器直接输出的锁模脉冲的单脉冲能量为104 nJ,脉宽为300 ps,经压缩后脉宽为1.053 ps。在所有重复频率下,锁模脉冲都具有宽光谱、可压缩至亚皮秒量级等特性,并且不是耗散孤子共振或者类噪声脉冲。其中,当重复频率为388 kHz时,脉宽为62.7 ps、单脉冲能量为20.8 nJ的NALM锁模种子源经过单级光纤放大器后,单脉冲能量可以直接放大到3μJ,最终脉宽可以被压缩至537 fs,整个激光器系统不含脉冲选择器件和额外的多级光纤放大级,结构十分紧凑。