平行板电极喷射电沉积中枝晶分形生长的研究

将分形几何与电化学原理相结合,通过改进的有限扩散凝聚模型(Diffusion-Limited Aggregation,DLA),采用基于Microsoft Visual C++ 6.0编程对平行板电极为阴极进行二维电沉积时沉积产物的形貌进行了模拟。以平行板金属镍为阳极,石墨板为阴极,用自行设计的试验设备,采用平行板电极喷射电沉积的方法,制备了二维的金属镍枝晶以验证模拟结果,结果表明,镍沉积层的形貌特征为具有分形结构的枝晶,这与采用DLA模型模拟所得的平行板电极二维枝晶形貌具有相似性,表明该模型对平行板电极电沉积的试验研究具有很好的指导意义。     

功能电极钛合金表面TiN涂层的原位合成

针对功能电极电火花诱导烧蚀加工钛合金的表面缺陷,通过原加工系统向加工区域通入氮气,利用电火花放电对烧蚀加工表面进行修整,放电产生的热量促使氮气和钛合金表面材料发生化学反应,原位合成了TiN涂层,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计等检测手段对涂层进行测试.结果表明:加工过程中电火花放电稳定连续,能量利用率较高;涂层致密、均匀、连续,主要由TiN强化相组成,厚度可达400μm以上;TiN涂层显微硬度可达1761.8,是基体硬度的5.7倍;涂层与基体之间形成结合强度高的冶金结合且TiN相分布比较均匀;合成反应对电极有很强的反镀作用,电极端面以TiN强化相为主,能有效地降低电极损耗,同时避免了电极材料对涂层形成的污染,较好地保持涂层中TiN相的纯度.     

基于光子发射的电火花加工电极能量分布研究

为了研究电火仡加工过程的机理,基于光子发射计算了阴极、阳极的能量分布.首先得到了放电通道中的正离子及电子的物质波长,发现正离子主要以振动的形式运动在放电通道中向外辐射光子,而电子主要以衍射的形式运动在阳极表面向外辐射光子.通过假设光子以等概率的形式辐射,计算了阴极、阳极表面获得的热流密度、热流量以及平均热流密度的方程,重新解释了小脉宽电流加上的明显极性效应,以及大脉宽条件下的不明显极性效应.最后,阐述了这一原理对电火花微细加工精加上以及粗加工的影响,说明小脉宽电流应该用正极性加工且可设法压缩放电通道提高精度,大脉宽应该用负极件加工且不必压缩放电通道提高效率及表面质量.     

锗晶体放电切割中钝化物形成机理及防范方法

在利用电火花线切割(WEDM)加工锗晶体时,会出现回路放电电流逐渐减少,并伴随着进电材料与锗晶体间有钝化物的生成,最终导致放电切割无法延续.本实验对放电切割状态进行了实验模拟并生成了钝化物,运用XRD技术对钝化物进行了分析,提出了一种防范钝化物产生的方法,最后采用这种方法利用改进的线切割机床对N型锗进行了放电切割,高效稳定地加工出了工件,从而验证了这种防钝化物产生方法的可行性,为进一步提高锗晶体的放电加工工艺指标奠定了基础.     

射流电沉积快速成形金属镍制件

基于快速成形原理,将模板技术和摩擦技术与数控射流电沉积有机结合起来,提出了一种摩擦射流电沉积快速成形技术,并采用该技术直接快速制备了异形金属镍制件.试验结果表明:模板的引入解决了射流电沉积难以制备高精度金属零件的问题,并有利于直接成形结构复杂的异形零件;硬质粒子能有效阻止杂质的吸附,避免毛刺、积瘤等表面缺陷的产生;文中提出的技术综合了射流电沉积和快速成形技术的优点,可有效降低设备复杂度和零件成本,直接快速制造出形状复杂、结构致密、组织均匀的精密金属零件.     

平行板电极喷射电沉积中的枝晶分形生长

将分形几何引入到喷射电沉积,对枝晶生长动力学进行研究,以最终实现枝晶形态的可控生长.利用改进的有限扩散凝聚模型(DLA),通过Microsoft Visual C++6.0编程对平行板电极喷射电沉积二维枝晶簇的形貌进行了模拟.以平行板金属镍为阳极、石墨板为阴极,用自行设计的试验设备,采用平行板电极喷射电沉积的方法,制备了二维的金属镍枝晶以验证模拟结果.结果表明,镍沉积层的形貌特征为具有分形结构的枝晶,这与基于有限扩散凝聚模型模拟所得的平行板电极二维枝晶簇的形貌具有相似性,表明该模型对平行板电极喷射电沉积的试验研究具有很好的指导意义.     

硅片绒面形貌影响光线反射的数值研究

太阳能硅片表面绒面的光陷阱可以使光在其中经历多次反射,从而尽量减少光的反射损耗.不同光陷阱的形貌决定了光的不同多次反射路径而具有不同的反射效果.为了研究光陷阱形貌及光线入射角对减反射效果的影响,提出了数值仿真计算的方法跟踪每一条光线的反射过程计算加权出射系数.从而可以计算分析复杂形貌绒面的减反射效果并给出合理的优化方法,为制备高性能绒面结构提供理论依据.当光陷阱尺寸小于入射光线波长时,发生镜反射,将该尺寸的结构平滑处理.然后从光陷阱的深径比、高度、密度等方面计算分析光在不同入射角的情形下的加权出射系数.提出了理想的绒面光陷阱形貌,及获得最佳反射效果的入射角度.最后计算碱腐蚀及电火花加工产生的两种典型绒面的加权出射系数,并利用实验测量值验证了该计算方法.     

喷射电沉积镍枝晶试验研究

介绍了喷射电沉积技术的原理,采用自行设计的喷射电沉积设备制备了镍枝晶沉积物,考察了不同的试验参数对枝晶生长过程以及最终微观形貌的影响,根据计盒维数原理计算了枝晶图片的分形维数。结果表明,枝晶容易在高的电流密度下生长,电流密度高,提高了阴极过电位,有利于枝晶形成;随着电铸液中镍离子浓度的提高,生成的枝晶明显变得稀疏,分枝减少。微观形貌由致密紧凑型结构向疏松弥散型结构转变;电铸液温度的增加,沉积层逐步致密化。镍枝晶具有明显的分形结构,分形维数随着电流密度以及电铸液温度的增加而增大,镍离子浓度的增加而减小。     

镍基高温合金表面激光熔覆制备A12O3-TiO2陶瓷涂层

利用不同工艺辅助激光熔覆技术制备了Al2O3-TiO2陶瓷涂层,以判断激光熔覆制备陶瓷涂层的可行性.结果表明:利用激光熔覆技术直接制备陶瓷层存在一定难度,陶瓷层裂纹较大,存在剥落现象;采用基底预热辅助激光熔覆法制备的陶瓷层整体脱落,可行性较差;结合冷等静压与高频表面预热技术进行激光熔覆陶瓷层试验,制备的陶瓷层表面光滑平...     

硅半导体放电加工中的肖特基势垒特性研究

金属夹具与半导体接触会形成肖特基势垒,为了研究该势垒对半导体放电加工的影响,利用二极管和电阻模型建立了等效电路.固定端和放电端形成的肖特基势垒,都可等效成二极管,在放电回路中一个处于正向偏置,另一个处于反向偏置.本文通过两端金属进电的方法,研究了肖特基势垒对放电电流的影响,理论研究发现了半导体放电伏安曲线的3个特征量:导通角、击穿点和击穿角,并通过实验方法测量伏安曲线,找到了这3个特征量的关系.击穿角由电路中的电阻决定,与肖特基势垒无关,而导通角和击穿点由肖特基势垒决定,与电阻无关.