激光再制造技术发展现状与前景展望

激光再制造技术作为再制造产业快速发展的先进再制造技术之一,近年来在我国获得了快速发展。在介绍激光再制造技术发展和工艺流程基础上,重点介绍了激光再制造技术体系和不同合金材料零部件激光再制造现状,展望了激光再制造技术发展前景,提出了激光再制造技术方法选用原则和方案设计原则,为进一步开展激光再制造技术研究和促进激光再制造技术工业应用提供参考。

含合成蛇纹石纳米管润滑油对镁合金摩擦学性能的影响

采用水热合成法制备具有蛇纹石结构的纳米管状羟基硅酸镁粉体,利用SRV磨损试验机考察纳米管状羟基硅酸镁粉体作为润滑油添加剂对镁合金/GCr15钢摩擦副摩擦磨损性能的影响,利用扫描电镜、X射线能谱仪、X射线光电子能谱仪、透射电镜、纳米压痕仪等表征分析镁合金磨损表面,探讨蛇纹石纳米管对镁合金的减摩自修复机理。结果表明:蛇纹石纳米管能够显著降低镁合金的摩擦因数和磨损体积,当蛇纹石添加量为0.3%、载荷为20 N、频率为20 Hz时,摩擦因数和磨损体积与基础油润滑下相比降幅最大,分别为64.07%和61.58%。摩擦过程中蛇纹石与摩擦副表面发生摩擦化学反应,在镁合金表面生成了由SiO_(2)、(Mg/Fe)_(2)SiO_(4)、MgSiO_(3)等硬质陶瓷颗粒和MgO、Fe_(2)O_(3)等金属氧化物以及石墨、ZnS、蛇纹石纳米管等组成的非晶/纳米晶结构自修复膜,自修复膜优异的力学性能显著改善了镁合金的摩擦学性能。

叶蛇纹石和硅灰石对聚四氟乙烯摩擦磨损行为的影响

将层状硅酸盐矿物引入聚合物以改善其摩擦学性能的研究,为发展智能自修复型复合材料提供了新思路。将叶蛇纹石和硅灰石粉体作为填料引入聚四氟乙烯(PTFE),通过球磨混合-冷压成型-无压烧结的方式制备得到不同成分的矿物增强PTFE基复合材料。研究了复合材料物相结构、微观形貌与成分、邵氏硬度和干摩擦条件下的摩擦磨损行为,讨论了叶蛇纹石和硅灰石粉体对PTFE/高碳铬轴承钢摩擦副的减摩抗磨协同机制。结果表明:得益于矿物对PTFE的强化作用和对偶表面兼具高硬度和自润滑特性的摩擦反应膜的形成,复合材料表现出优异的摩擦学性能;与添加单一叶蛇纹石相比,硅灰石矿物的添加降低了叶蛇纹石的相变温度,促进了摩擦反应膜的形成,对改善复合材料的摩擦学性能具有良好的协同作用;同时添加10%(质量分数)叶蛇纹石和20%(质量分数)硅灰石的PTFE基复合材料平均摩擦系数和磨损体积较纯PTFE分别降低44.2%和71.4%。

皮秒激光制备超疏水聚合物微纳结构

为提高海洋设施聚合物涂层表面的抗生物污损性能,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)聚合物为研究对象,采用皮秒激光直接刻蚀方法,在PDMS聚合物膜表面制备了单向微沟槽、网格微沟槽、微凹坑等不同微纳结构。利用激光共聚焦显微镜观察了试样表面粗糙度和微纳结构特征,利用接触角测量仪测量了去离子水在不同试样表面的静态接触角和动态接触角。研究分析了皮秒激光加工参数对三类微纳结构PDMS膜表面粗糙度、静态接触角和动态接触角的影响,获得了具有超疏水性和强脱附性的微纳结构PDMS膜表面的皮秒激光加工方法,即:在PDMS膜表面制备网格微沟槽或微凹坑类微纳结构,微单元间距为50μm,皮秒激光加工工艺参数为激光能量密度1.536×10^14 W/m^2,激光扫描速率200 mm/s,激光重复加工5次。研究表明,利用皮秒激光刻蚀技术在PDMS膜表面加工制备优化设计的微纳结构,可以改善表面的超疏水性和脱附性能。聚合物膜层表面微纳结构的皮秒激光刻蚀技术在预防海洋生物污损方面具有发展潜力。