磁再约束等离子弧切割陶瓷实验研究

通过磁再约束等离子弧切割陶瓷实验，考察约束磁场对等离子弧特性，切割质量及无渣切速的影响规律，分析了所用磁约束装置的性能和方法的局限性，指出了进一步研究高质量约束磁场装置的必要性。     

基于等离子体热源的材料成形技术的研究进展

热等离子体技术在材料成形加工中的应用已得到了迅速的发展 ,形成了许多具有特色的研究方向。介绍基于等离子体热源的熔积成形技术和熔射成形技术中几种典型工艺的成形原理、研究概况、存在的问题及发展趋势     

等离子熔射法快速制作陶瓷零件的实验研究

对等离子熔射法快速制作陶瓷零件进行实验研究，包括母模制作、母模表面处理、熔射成形、脱模方法、制件后处理。采用该技术成功地制造了Ａｌ２Ｏ３ＴｉＯ２陶瓷薄壁零件。     

磁控等离子体弧金属板件柔性成形技术研究

等离子体弧柔性成形技术（FFUPA）是近年来发展起来的金属板件成形技术．利用该技术得到表面光滑、弯曲曲率小的工件较困难。为解决此关键技术问题,由等离子体的“与磁场可作用性”这一特点,利用低强度的均匀磁场来控制电子运动和增加在等离子体系统（磁控装置）中电子运动路径的长度,分散单位时间内单位面积上的等离子体数量,从而得到表面较光滑、弯曲曲率较小的工件。通过交变磁场再约束等离子体弧柔性成形实验,研究了等离子体弧在交变磁场中的特性,分析了加入交变磁场对板件弯曲成形表面质量、弯曲成形速度的影响规律。     

等离子熔射法快速制作陶瓷零件的实验研究

对等离子熔射法快速制作陶瓷零件进行实验研究，包括母模制作、母模表面处理、熔射成形、脱模方法、制件后处理。采用技术成功地制造了ＡＩ２Ｏ３－ＴｉＯ２陶瓷薄膜壁零件。     

反极性等离子切割的流场及温度场数值模拟

通过建立反极性等离子切割的数值模型,模拟了不同参数下的等离子体热力学和动力学特征。结果表明,等离子体在枪体内被加热加速并在压缩孔道内达到峰值,而在扩散区域和工件切割腔内等离子体的温度和速度基本保持恒定;等离子枪体的几何尺寸(喷嘴直径和压缩孔道长度)和工艺参数(电流、离子气流量和喷嘴高度)对等离子体的温度和速度具有重要的影响。     

4极横向磁场再约束等离子弧切割

研究了４极横向再约束磁场的装置设计原则，通过不锈钢切割试验考察了磁场对等离子弧特性、切割质量和无渣切速的影响规律，并分析了磁装置性能和磁约束方法的局限性，指出了进一步研究全向约束磁场装置的必要性。     

等离子熔射制模过程中工艺参数的实验研究

开展了等离子熔射制模过程中主要工艺参数对熔射层质量影响规律的实验研究。通过改变等离子熔射过程中的工艺参数，得出熔射功率：熔射扫描间距和熔射扫描速度等主要工艺参数对等离子熔射层残余应力、孔隙率的影响规律，从而为建立合理的等离子熔射制模工艺提供了依据。     

4极横向磁场再约束等离子弧切割

研究了４极横向再约束磁场的装置设计原则，通过不锈钢切割试验考察了磁场对等离子弧特性、切割质量和无渣切速的影响规律，并分析了磁装置性能和磁约束方法的局限性，指出了进一步研究全向束磁场装置的必要性。     

焊接工艺——熔焊

Ti-Si对SiCq／Al基复合材料等离子弧原位焊接性能的影响;等离子熔射过程中射流与粒子流的加热效应;铝合金变极性等离子焊接电弧产热机理;手工自蔓延焊接技术;GMAW-P脉冲焊接参数对焊缝成形影响的分析;     

水再压缩等离子弧加工陶瓷实验研究

为减小口宽度，提高切口质量，进行了水再压缩等离子弧切割陶瓷实验研究。内容涉及基本原理，实验装置及加工参数对弧柱特性，切口宽度，切口角，无渣切速的影响规律，结果表明，施加水再压缩对提高等离子弧柱的能量密度和稳定性，进而提高陶瓷件切割质量非常有效。     

基于弧控制的等离子切割电源新型复合控制策略

根据非高频引弧技术在等离子切割电源中的应用,分析了等离子电弧的静态特性,推导出了等离子电弧数学模型,并结合电源在非高频引弧、弧转移及弧能量突变过程中的控制需求.提出了一种新型复合控制策略,该策略的内环是由前馈补偿的电弧电压与反馈电弧电压构成电压闭环复合控制,外环则以电流闭环对等离子弧柱能量进行控制,形成了一种前馈补偿双闭环复合控制方式,以满足电源在非高频引弧负载条件下对快速性和稳定性的控制需求.结果表明,文中所提控制策略不仅可以提高系统的快速性和鲁棒性,还具有优异的动态响应能力,电源的非线性适应能力强,有效的解决了等离子切割电源的控制需求.     

工程陶瓷的等离子弧切割实验研究

在分析采用激光、磨料水射流、电火花线切割等方法切割工程陶瓷技术的现状与特点的基础上,提出采用附加阳极等离子弧切割工程陶瓷的基本思想,通过实验证明上述方法可行且具有独特的优点。     

高强度铝合金微等离子体电解氧化陶瓷质膜层影响因素

微等离子体电解氧化是在阳极氧化基础上发展起来的直接在轻合金表面原位生成γ-Al2 O3和α-Al2 O3陶瓷质膜的一项表面工程新技术.α-Al2 O3对陶瓷质膜层的性能起决定性作用,最大限度地促进α-Al2 O3的形成,是改善铝合金表面综合性能的关键.经过对国内近20个单位的调研,发现该技术在军工、航空、航天、机械等领域有着迫切的需求和广泛的应用前景,有望部分替代硬质氧化膜实现大规模生产.本文从基体材料、溶液特性及电参数三方面分析铝合金微等离子体氧化膜层的影响因素,重点分析基体合金元素对陶瓷质膜层的影响.指出该技术在高强度铝合金应用领域的发展方向并对其前景进行了展望.     

反应等离子喷涂 TiN 涂层的研究进展

TiN具有硬度高、韧性好、摩擦系数小、化学性能稳定等优点,广泛应用于刀具、装饰、表面防护等领域。目前制备TiN涂层的方法有很多,如气相沉积、热喷涂、电镀等,反应等离子喷涂则是最常用的金属-陶瓷复合涂层制备方法。概述了反应等离子喷涂技术的基本原理和分类,包括反应等离子喷涂涂层的形成过程及工艺的优缺点。综述了反应等离子喷涂TiN涂层的喷涂工艺及性能的研究进展,包括涂层的制备方法(原位合成法、烧结破碎法)和性能特点,重点分析了涂层的力学性能、耐磨损性能、耐腐蚀性能,并提出了可以依靠热处理工艺或封孔技术来提高涂层的耐腐蚀性能。依据实验和查阅的文献,反应等离子喷涂结合了自蔓延高温合成技术和等离子喷涂技术,可以制备质量优良的厚TiN涂层(500μm),是一种新型的低成本涂层制备技术,但是反应等离子喷涂制备TiN涂层存在孔隙率较高(5%~10%)、结合强度较低(50 MPa)的问题。分别从技术、设备、工艺、后处理四个方面总结了改善涂层质量的相应措施,展望了今后的研究发展方向。     

脉冲高能量密度等离子体陶瓷刀具表面改性研究进展

对刀具涂层技术的发展现状与趋势进行了综述,提出了提高涂层刀具性能的"五化"措施:沉积工艺复合化、薄膜组成多元化、薄膜结构多层化、薄膜组成和显微结构梯度化、薄膜晶粒纳米化.基于这个思想,提出了用高能量密度脉冲等离子体技术进行陶瓷刀具表面改性,并在最近几年用高能量密度脉冲等离子体同轴枪对硬质合金和氮化硅陶瓷刀具进行了镀膜改性尝试.使用该复合表面改性技术,所制备涂层刀具结构独特,很好地满足了"五化"思想,材料性能得到显著提高.在优化的工艺条件下,所得TiN、TiCN和TiAlN涂层刀具硬度高,纳米硬度分别为26～28 Gpa、50～53 Gpa和38～40 Gpa;膜基结合力强,纳米划痕临界载荷达80～110 Mn.所得TiN、TiCN和(Ti,Al)N涂层硬质合金刀具能够在工业条件下对硬度高达HRC 58～62 的淬硬CrWMn钢进行干切削,实用切削速度可提高2～10倍,且刀具磨损较小;涂层氮化硅陶瓷刀具加工淬硬钢和灰铸铁(HB 2200～2300 Mpa)工件时,比未涂层刀具后面磨损降低6～10倍.预示该技术是一种非常有前途的陶瓷刀具改性技术.     

数控等离子切割下料的质量控制与测量

分析了影响数控等离子切割下料质量的各种因素,提出了减少切割缺陷、控制质量的措施,针对形状复杂异形件质量检验提出了不同的测量方法.     

Reinforced ceramic dies for superplastic forming operations

Ceramic dies have been developed to meet the need for a dimensionally stable tool, which can withstand the temperatures (425 to 950 °C) and high forming pressures (up to 7 MPa) that are required for superplastic forming (SPF), superplastic forming with diffusion bonding (SPF/DB), and hot sizing of metal parts. With the improvements that have been made to strengthen fused silica based ceramics, the performance of ceramic tools is slowly closing in on meeting the same forming complexity as corrosion-resistant steel (CRES) dies can achieve. Boeing has successfully superplastically formed jet engine wide chord fan blades using ceramic dies, and many production aircraft parts are being built with Boeing’s patented ceramic die technology. This paper was presented at the International Symposium on Superplasticity and Superplastic Forming, sponsored by the Manufacturing Critical Sector at the ASM International AeroMat 2004 Conference and Exposition, June 8–9, 2004, in Seattle WA. The symposium was organized by Daniel G. Sanders, The Boeing Company.