激光合金化制备WC颗粒增强复合层耐磨性研究

通过铸造WC和Co包WC与Ni45粉末的复合添加, 运用激光合金化技术在中碳钢表面制备以WC颗粒为增强相的Ni基复合层, 对复合层的微观组织、硬度及耐磨性进行了测试与分析。结果表明: 激光合金化技术可在中碳钢表面制备均匀的WC颗粒增强合金化层, 合金层的硬度及耐磨性得到显著提高。从表面磨损形貌可知, 合金层在室温干摩擦过程中, 均发生不同程度的磨料磨损和粘着磨损, 强化机理主要为第二相强化, WC＋Ni45制备的合金层耐磨性最佳。     

冲击波在膜基结构材料中传输的研究

将Abaqus模拟与实验相结合,研究了激光诱导冲击波在膜基结构材料中的传输及其对膜层-基体结合强度的影响。建立不同声阻抗匹配模式的膜基结构模型,改变膜层厚度,分别进行模拟和实验。分析不同时刻深度方向的应力分布,膜层脱落的凸起形貌,不同膜层厚度对应的最大应力值、持续时间。结果发现:当膜层声阻抗小于基体时,膜层表面覆盖合适的约束层,可以避免膜层-基体界面处形成拉应力,两者结合强度不会减弱,材料表面性能得到强化;当膜层声阻抗大于基体时,应根据加工要求,决定是否可以进行激光冲击;当拉应力不可避免时,膜层厚度需慎重选择,既要考虑材料表面的强化效果,也要减小界面处拉应力强度。     

铜合金表面激光熔覆TiB_2增强镍基梯度涂层

以铝包镍(KF-6)和TiB_2为熔覆材料,利用激光熔覆技术在铜合金(Cr-Zr-Cu)表面制备出了以KF-6为过渡层,以TiB_2增强镍基复合涂层为强化层的梯度涂层。研究结果表明,熔覆粉末中TiB_2含量不同,其在强化层中的组织形态存在明显差异;强化层的平均硬度介于1150~1450HV之间;当TiB_2质量分数为10%时,梯度涂层具有最小的磨损率;当TiB_2质量分数为30%时,梯度涂层具有较为平稳的摩擦系数(约为0.4);处于基体和强化层之间的过渡层,能有效减弱强化层与基体之间成份和硬度的突变,使梯度涂层的成分及硬度平滑过渡。     

送粉法激光强化合金灰铸铁气门座圈的工艺稳定性研究

在合金灰铸铁基体上利用新型镍基粉末进行侧向送粉激光合金化制备原位合成颗粒增强高镍复合涂层,探究适用于合金灰铸铁送粉激光合金化的工艺参数.在合金灰铸铁气门座圈表面利用侧向送粉激光合金化进行小批量试制.重点解决了气门座圈强化层出现的硬度过高、加工裂纹、气孔缺陷等问题,制备出无气孔缺陷、硬度较低,满足技术要求的强化层,实现对合金灰铸铁气门座圈的激光强化.     

双包层手征光纤的色散特性

在对双包层手征光纤(W型)进行解析求解的基础上，用数值计算方法研究了纤芯和内外包层的手征参数和内包层厚度对模式色散特性的影响，给出了双包层手征光纤中基模的归一化传播常数b、群延迟d(Vb)／dV和波导色散Vd2(V6)／dV2随纤芯和内外包层的手征参数和内包层厚度的变化关系曲线。结果表明在双包层光纤的纤芯和内外包层中引入手征，可以极大地改变光纤中基模的色散特性，特别是内包层厚度不同时，色散特性也极为不同．     

激光冲击对K403合金激光熔覆修复微观组织和性能的影响

针对激光熔覆修复K403镍基高温合金构件组织粗大和力学性能下降的问题,提出采用激光冲击强化技术对修复区进行表面强化。利用SEM观察不同区域微观组织,利用显微硬度、残余应力和高温拉伸强度测试研究其力学性能。结果表明,激光冲击强化细化试样表层晶粒;强化后,试样基体区和熔覆区表面硬度分别提高21%和8%,影响深度约0.8 mm;激光冲击在试样表层引入约610 MPa且均匀分布的残余压应力,影响深度层达1.2 mm,经保温处理后,应力释放约18%,但在表面仍残留较大的残余压应力;激光冲击提高了材料高温拉伸强度约15%,解决了激光熔覆修复K403镍基构件力学性能下降的问题。     

Be基蓝绿激光器载流子约束的LCAO理论研究

本征的强离子性，使ZnSe基半导体蓝绿激光器易于形成堆垛层错等退化缺陷，严重地影响了器件的寿命。人们便开始将注意力投向离子性较低的Be基化合物，希望用Be基Ⅱ-Ⅵ族材料取代ZnSe基材料，抑制蓝绿激光器的退化。要研制半导体激光器，电学限制层对发光活性层中载流子的约束能力（即能带的offset值）是最重要的基本参数之一。由于对Be基化合物的了解十分有限，本文从基本的原子参数出发，用原子轨道线性组合（LCAO）理论计算了所有Ⅱ-Ⅵ族化合物价带顶的相对位置，结合带隙的实验值，给出了Ⅱ-Ⅵ族化合物导带底的相对位置。简要分析了二元化合物用于BeTe中载流于约束的可能性。根据虚晶近似，用插值方法计算了与GaAs匹配的Be基四元合金相对与BeTe价带、导带的offset。对各四元合金的特征进行了分析对比，讨论了Be基四元合金用作我流子约束层的可能性。为制作Be基半导体蓝绿激光器提供了能带剪裁的理论依据。     

脉冲激光表面强化数值模拟及热物性参量影响

建立了包含脉冲激光束时空分布、依赖于温度的材料参量、组织演化历史以及多次相变特征在内的脉冲激光表面强化三维有限元模型。针对常热物性和变热物性并考虑相变潜热两种情况，温度场及其演化分别得到了解析解和通用有限元软件的验证，强化区层深和宽度得到了实验验证。研究了材料热物性对强化区的影响，得到了一定范围内强化区层深随材料热物性参量的变化规律，即：热传导系数不变时，强化区层深随热扩散率的增加而增加；比热容不变时，强化区层深随热扩散率的增加而减小；热扩散率一定时，强化区层深随热传导系数和比热容的增加而降低。以球铁、共析钢和巾碳钢为例，分析了两种确定材料热物性常数方法，即一定温度范围内的平均值法和选取奥氏体化温度附近参量方法的可行性，研究表明平均值法可以得到较好的结果。     

复数自适应进化规划及模糊规则基的自动提取

提出一种新的二进制和复数混合编码的自适应进化规划方法.用两层染色体来表示模糊规则基,第一层染色体采用二进制编码,对模糊规则基的结构进行描述;第二层染色体采用复数编码,对模糊规则基的参数进行描述.利用自适应进化规划同时优化规则基的结构和参数.在无先验知识的情况下,对非线性系统语言模糊规则基和模糊PID控制器规则基进行自动提取实验,结果表明了方法的有效性.     

激光冲击强化对K417材料振动疲劳性能的影响

为研究激光冲击强化(LSP)对镍基高温合金振动疲劳强度的影响,使用流水约束层和铝箔涂层,利用波长为532 nm,脉宽为10 ns,能量为1.5 J,冲击光斑尺寸为1.6 mm的YAG激光器对K417试件进行了激光冲击强化处理.使用升降法测试比较了冲击处理试件和未处理试件的振动疲劳强度.结果表明,试件经激光冲击强化后振动疲劳强度由106.5 MPa提高到285.5 MPa,疲劳性能大大提高.对激光冲击强化后的试件断口分析结果表明激光冲击的强化作用抑制了裂纹在试件表层的萌生和扩展,从而提高了材料的振动疲劳强度.     

强化核阀密封面的NOREM02激光熔覆层性能研究

选用无钴NOREM02铁基粉末在不锈钢基体上进行激光熔覆。对在不同工艺参数下熔覆层形貌、微观组织及显微硬度进行观察和测试,并进行了物相分析。采用静态浸泡法对NOREM02铁基激光熔覆层的耐腐性进行研究,并与Stellite6钴基熔覆层和不锈钢基体对比。结果表明:NOREM02铁基粉末在优化的激光熔覆工艺参数下,可获得表面连续光滑,宽度和厚度均匀的熔覆层。该熔覆层组织致密,晶粒细小,结合区牢固,显微硬度600 HV0.5以上,具有强韧两相组成(奥氏体和M7C3)的微观特征。在10%H2SO4和10%NaC l溶液中铁基熔覆层抗腐蚀性能接近钴基熔覆层。     

TA2钛合金表面激光熔覆Ni基Tribaloy 700涂层

为提高钛合金表面强度,采用预置Tribaloy700(T700)合金粉末的方法在TA2钛合金表面进行了激光熔覆制备Ni基T700涂层的研究。研究结果表明,通过激光熔覆能够获得良好的T700合金涂层;涂层中Ti的适量存在能够促进laves相的析出与长大,Ti稀释较小时涂层组织主要为胞状和胞-枝蔓状的奥氏体γNi相,而Ti稀释较大时涂层组织为基体(TiNi γNi相) Laves相;涂层与基材之间有一厚约80~100μm的过渡区。显微硬度测试结果表明,在固溶强化及细晶强化等作用下T700熔覆涂层的显微硬度较常规方法有明显提高,适量的Ti稀释能够进一步提高涂层的硬度。根据Ti稀释程度的不同,涂层的平均硬度值在700~1000HV之间,约比TA2钛合金基材高4~5倍。     

瓦楞辊高耐磨激光熔覆颗粒增强铁基复合涂层

瓦楞辊现有强化方式如中频淬火、氮化、镀铬、激光相变硬化和喷涂碳化钨在寿命、成本、工艺稳定性及可再修复性方面存在一定的局限性,而采用激光熔覆的方法对瓦楞辊进行强化及修复可以在一定程度上弥补传统方法的劣势.针对瓦楞辊工况下强烈的低应力干摩擦磨粒磨损,采用专门研制的抗磨粒磨损粉未材料THW-64,通过工艺优化,在瓦楞辊齿表面激光熔覆制备厚度大于0.4 mm的耐磨涂层,研究瓦楞辊激光熔覆强化涂层的组织及性能.熔覆层无裂纹、与基体呈牢固的冶金结合,涂层组织为亚共品基体上弥散分布着大量原位生成的复合碳化物颗粒,平均显微硬度915HV0.2.摩擦学对比实验证明复合涂层耐磨粒磨损的性能明显改善,工业应用表明激光熔覆强化的瓦楞辊使用寿命较激光相变硬化有显著提高.     

An Optical Layer Lightpath Management Protocol for WDM AONs

In this work, we propose a control protocol for lightpath management in the optical layer of all-optical networks (AONs). AONs follow a layered structure, as used by various network standards, where each layer communicates with its peer through Protocol Data Units (PDUs). In the context of Open System Interconnection (OSI) Reference Model (RM), a new layer, called optical layer, has been introduced in the AON architecture to manage the lightpath related functions. The optical layer lies in between the physical layer and the data link layer. The objective of this paper is to define a specification for an optical layer protocol for managing lightpaths in AONs. In order to study the dynamics of the optical layer protocol system, we first employ the communicating finite state machine model to represent the protocol. Then a reachability analysis of the model is performed to verify the protocol. This paper shows how the optical layer protocol can be specified formally and made error-free by the step-wise refinement of an initial specification, where validation is done after each refinement.     

Effects of a buffer layer on free-carrier depletion in n-type GaAs

The authors develop a simple model for the effects of a buffer layer on free-carrier depletion from a conductive semiconductor layer. Poisson's equation is solved in the depletion approximation to give an expression for the sheet free-carrier charge transferred from a conductive semiconductor layer to acceptor (or donor) states at interfaces or in the bulk material. The principal goal is to show that a relatively thin, undoped buffer layer between the substrate and active layer can dramatically lower the free-carrier loss to substrate interface states. Data on molecular-beam epitaxial, n-type GaAs agrees well with the theory, but show that there still is some loss at the interface between the active layer and buffer layer     

基于双层超材料中的电场增强效应增强光学透射

传输增强是基于非空心双层超材料滤波器的模拟验证.所提出的结构包含覆盖在连续介电层上的连续金属膜.与单金属层结构相比,模拟传输明显增强.模拟验证了介电层厚度和入射角对传输增强的影响.发现当厚度h1为20 nm时,实现了最大化的透射率增强.此外,所提出的紧凑金属-电介质双层薄膜在入射角达到45°时显示出透射率增强的稳定性,由于其非空心化设计策略,可以应用于许多潜在的领域.     

Efficient dye-sensitized solar cells from mesoporous zinc oxide nanostructures sensitized by N719 dye

Dye-sensitized solar cells (DSCs) have attracted a great deal of attention due to their low-cost and high power conversion efficiencies.They usually utilize an interconnected nanoparticle layer of TiO2 as the electron transport medium.From the fundamental point of view,faster mobility of electrons in ZnO is expected to contribute to better performance in DSCs than TiO2,though the actual practical situation is quite the opposite.In this research,we addressed this problem by first applying a dense layer of ZnO on FTO followed by a mesoporous layer of interconnected ZnO nanoparticle layer,both were prepared by spray pyrolysis technique.The best cell shows a power conversion efficiency of 5.2％ when the mesoporous layer thickness is 14μm and the concentration of the N719 dye in dye coating solution is 0.3 mM,while a cell without a dense layer shows 4.2％ under identical conditions,The surface concentration of dye adsorbed in the cell with a dense layer and that without a dense layer are 5.00 × 10-7 and 3.34 × 10-7 mol/cm2,respectively.The cell with the dense layer has an electron lifetime of54.81 ms whereas that without the dense layer is 11.08 ms.As such,the presence of the dense layer improves DSC characteristics ofZnO-based DSCs.     

Modeling buffer layer IGBTs for circuit simulation

The dynamic behavior of commercially available buffer layer IGBTs is described. It is shown that buffer layer IGBTs become much faster at high voltages than nonbuffer layer IGBTs with similar low voltage characteristics. Because the fall times specified in manufacturers' data sheets do not reflect the voltage dependence of switching speed, a new method of selecting devices for different circuit applications is suggested. A buffer layer IGBT model is developed and implemented into the Saber circuit simulator, and a procedure is developed to extract the model parameters for buffer layer IGBTs. It is shown that the new buffer layer IGBT model can be used to describe the dynamic behavior and power dissipation of buffer layer IGBTs in user-defined application circuits. The results of the buffer layer IGBT model are verified using commercially available IGBTs     

流沙湾海水养殖珍珠微观结构及形成机制研究

利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM),研究流沙湾海水珍珠珍珠质层和棱柱层的微尺度生长结构,采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对珍珠质层及棱柱层的成分组成进行分析.结果表明:构成海水珍珠珍珠层的珍珠质层,棱柱层和过渡层的微结构和组成是有所不同的,珍珠质层主要为文石型碳酸钙,纳米文石微晶颗粒与有机质颗粒交织形成文石板片,棱柱层中存在方解石和文石两种晶型的碳酸钙,过渡层是由有机质和少量的碳酸钙共同组成;通过对珍珠层结构和成分的研究,初步推断出其生长模式分三个阶段:(1)珠母贝从海水环境中富集钙离子,并分泌有机质诱导碳酸钙成核结晶,二者共同生长形成棱柱层;(2)棱柱层生长到一定阶段,晶体生长的同时珠母贝分泌的有机质发生变化形成一层有机质过渡层,调控碳酸钙的生长;(3)在有机质层上初始成核的纳米文石微晶颗粒与有机质颗粒交织堆砌生长,形成文石板片,文石板片层层堆叠形成结构致密排列有序的珍珠质层.     

Generation and characterization of polymeric tridimensional microstructures for micromachine application

In this work, we use the thick layer of polymethylmethacrylate polymer, for micromachining development. In the development of the structures, a three layer process is used. In a silicon wafer is deposited the thick layer spin coating. Over this layer is deposited a thin layer of silicon. The third layer is 1.5 μm of e-beam resist deposited by spin coating. After the deposition of the layers, we perform the e-beam lithography in the top layer resist. This pattern is transferred by plasma etching for the silicon layer. The resolution limits of this process is the resolution of the electron resist and is increased to 0.25 μm (nanometric resolution), using an electron beam spot size of 50 nm and dry development.