金属3 DP法三维打印水基黏结剂体系的研究

为了拓展3DP法三维打印技术的应用,介绍了金属3DP法两种常用的黏结方式,并选择水基黏结剂体系用于不锈钢粉末的3DP打印试验,研究了所采用的聚乙烯醇(PVA)和淀粉两种黏性粉末以及所喷射溶液的有关特性。结果表明,加热到约240℃时,PVA开始分解,加热到约280℃时,淀粉开始分解,加热到约600℃时,两者都基本分解完成。黏性粉末烧损后极少量的残留物中只含C、H和O三种元素。不锈钢粉末中添加10 wt%PVA和2 wt%淀粉得到的混合粉末具有较好的流动性,能够得到平整光滑的铺粉表面。以80 vol%水与20 vol%乙醇为溶剂添加少量聚乙烯吡咯烷酮配制得到的喷射溶液,其黏度和表面张力均在3DP技术适用溶液的参考值范围内,得到的打印层无翘曲变形。最后采用该水基黏结剂体系得到了质量较好的打印坯。     

基于正交试验法研究超声波对润滑油降黏效果的影响

为了研究不同参数的超声波对滑动轴承润滑油降黏效果的影响,采用正交试验法分析超声波降低润滑油10W-50黏度的最佳工艺参数方案。结果表明:频率20 kHz,强度为50 W/cm~2的超声波,作用时间为35 min,初始环境温度为25℃时降黏效果最好。超声波作用下油温小于30℃时,其黏度随超声作用时间的增加而迅速降低,降黏效果比较明显。采用Walther黏温方程对超声作用下的润滑油黏温关系进行线性拟合,拟合精度高。超声波降黏的最佳方案应根据动力机械轴承入口温度要求和综合成本决定。     

振动研磨法细化中药黄芪的实验研究

提出了采用振动研磨法对中药黄芪进行细化的新思路和新方法,在不同研磨介质和填充率条件下,对中药黄芪进行振动研磨法细化,拟采用切片—干燥—粗粉碎—振动研磨的工艺路线,并用激光粒度仪测量粉碎粒度,分析评价粉碎效果。研究结果表明,采用直径10mm研磨球,可以在30min内将黄芪研磨到5μm,4h后可研磨到2μm;但采用直径20mm磨球细化中药黄芪出现了一定的逆研磨现象。由此证明,最佳工艺条件为直径10 mm研磨球、65%的填充率的参数组合。     

草酸盐共沉淀法制备NiCuZn铁氧体纳米粉体研究

采用草酸盐共沉淀法制备NiCuZn铁氧体粉末。用化学共沉淀法制备了纳米复合物前驱体,分别在500、600、700、800、850℃下进行热处理,得到NiCuZn铁氧体粉末。采用TG-DSC、X射线衍射(XRD)和TEM对所制备的样品进行表征及分析。结果表明,热处理后样品形成了很好的尖晶石铁氧体纳米晶.平均晶粒尺寸约为50～60 nm;同时也发现热处理温度对晶粒尺寸有显著影响。     

覆膜陶瓷粉末的选择性激光烧结试验研究

对覆膜陶瓷粉末选择性激光烧结试验进行了研究,论述了陶瓷粉末的粒度选择。基于烧结温度、烧结时间、黏结剂体积比和细颗粒质量比,采用正交试验法进行试验,进而确定覆膜陶瓷粉末各组分的理想配比和烧结优化参数。     

超声波对润滑油黏度影响的试验研究

研究超声波降黏技术对润滑油黏度和温度的影响。通过搭建润滑油超声降黏试验装置,研究在超声作用和水浴作用下润滑油黏度和温度之间的关系,分析超声降黏机制。结果表明:在温度点相同情况下,超声降黏比水浴降黏效果更好,超声作用相比于水浴加热的降黏幅度更大;润滑油降黏率随着超声作用时间的增加先增大而后趋于稳定,频率42 kHz、超声功率70 W超声波作用10W-50润滑油30 min左右,其降黏率就达74.1%;润滑油的超声降黏机制,除了超声热作用外,还包括超声空化和机械效应;在相同的温度条件下,超声波的热作用对高黏度油样的降黏效果好于低黏度油;超声机械效应可以起到搅拌和均化的作用,促进润滑油温度的均匀化。     

超声辅助提取白及多糖的研究

以白及粉末为原料,采用超声法提取白及多糖。通过单因素实验,研究表面活性剂种类及用量、提取时间、提取温度、液固比、超声功率等因素对白及多糖得率的影响,得到优化的工艺条件为:表面活性剂选择0.1 g的聚乙二醇-400、超声提取温度30℃、超声提取时间80 min、液固比值30 mL/g、超声功率126 W。     

激光熔覆成形试验研究及结果分析

进行了以Ni基合金粉末、316L不锈钢合金粉末为熔覆材料的激光熔覆成形试验,得到了组织致密无缺陷的金属零件;针对激光熔覆中的裂纹问题,进行了Ni基合金粉末单道、多道和梯度材料熔覆过程的裂纹试验,分析了材料成分对裂纹产生的影响;进行了超声振动下的激光熔覆试验研究,初步结果表明,在熔覆过程中引入超声振动不仅可细化熔覆层的组织,还可有效提高熔覆层的硬度.     

Box-Behnken法优化超声辅助酶法提取灵芝多糖的工艺研究

以总多糖得率为指标,采用超声辅助纤维素酶法提取灵芝子实体粉末中的多糖类化合物。在单因素试验的基础上,利用Box-Behnken中心组合法对灵芝多糖的提取条件进行了优化,得到最优提取工艺条件:超声提取时间28 min、料液比1:36、酶解时间68 min,在此条件下,灵芝多糖的得率为7.57%。     

机械合金化法制备57.6Ag-22.4Cu-10.5In-9.5Sn合金粉末及其性能

为了得到熔化温度介于400～600℃的中温焊粉,用机械合金化法制备57.6Ag-22.4Cu-10.5In-9.5Sn合金粉末,借助X射线衍射仪、差示扫描量热仪、扫描电镜和能谱仪等研究了球磨时间对合金化过程中粉末的物相、熔化特性及显微形貌的影响.结果表明:利用机械合金化法球磨30 h可以成功制备出57.6Ag-22.4Cu-10.5In-9.5Sn合金粉末;随着球磨时间的增加,合金粉末的粒径不断减小,颗粒形貌从片层状逐渐转变为近球形,球磨60 h,合金粉末具有良好的球度,粒径5～35μm,最低液相点温度为494.3℃.     

基于时间反转法的管道焊缝区缺陷检测研究

焊缝在整个管网系统中是比较薄弱的部分,在温度、压力、介质腐蚀和振动的影响下容易出现裂纹缺陷,对管道的安全运行产生危害,并且有的裂纹很小,通过超声导波不容易直接识别出来。对超声导波检测管道进行了研究,在分析了超声导波对焊缝小缺陷的检测后,提出了一种运用时间反转法基于L(0,2)模态超声导波进行数值模拟的方法,选择4%作为最小焊缝裂纹缺陷,对直管道单焊缝和直管道双焊缝进行数值模拟,并通过实验验证。数值模拟和实验结果表明该方法可以实现管道中焊缝缺陷的识别和定位。     

Visualization of fluctuations in internal stress distribution of workpiece during ultrasonic vibration-assisted cutting

The aim of this study is to construct visualization system of stress distribution under ultrasonic vibration-assisted cutting condition in order to investigate the cutting phenomenon. The vibrating cutting edge is considered to be cause of dynamic change of cutting force at ultrasonic frequency. However, many researchers have explained the effect of ultrasonic vibration-assisted cutting by evaluating the time-averaged cutting force, because it is difficult to measure the dynamic cutting force by using dynamometers. In this study, the instantaneous stress distribution on workpiece was visualized by photoelastic method in combination of pulse laser emission synchronized with vibration of cutting edge. Orthogonal cutting test was carried out at low cutting speed relative to vibration speed of insert. A constructed photographic system divided the ultrasonic vibration period of 36.2 μs into 360 points and took one photograph frame at each point. By counting the number of criteria pixels which images the cutting stress, the intermittent cutting condition was evaluated. It was experimentally confirmed that the stress distribution under vibration-assisted condition showed the periodical change synchronized with insert vibration. Because these results are compatible with well-known vibration cutting theories, the imaging system is able to show the periodic change of stress distribution in ultrasonic frequency band. The intermittent cutting condition was affected not only feed speed but also depth of cut. The theory of relative motion between tool and workpiece is insufficient to explain these results. Therefore, remnants formed due to elastic deformation of the workpiece were examined. The vibration cutting dramatically reduced the elastic deformation and the vibration amplitude had effect on the amount of remnant thickness.     

高温环境下超声电机的机械性能测试

研制了一种在高温环境下测试超声电机机械性能的装置,该装置包含了温度环境试验箱、转速转矩测量仪以及连接轴,提出了在高温环境下测试超声电机机械性能的方法.通过该装置和试验方法,对超声电机进行了高温环境试验,其环境温度为50～150℃.试验结果表明:随着环境温度升高,超声电机的转速下降;当环境温度<70℃时,超声电机最大力矩随着温度的上升而增加;当环境温度>80℃时,最大转矩随着温度的上升而下降;当环境温度到150℃时,超声电机不工作,超声电机在高温环境下需要降低其性能使用.该试验装置和试验方法同样适用于低温环境.     

有限角度水浸超声检测空间复合成像

为降低噪声及伪影对水浸B扫成像的影响,提高成像分辨率及对比度,研究了一种适用于水浸检测的有限角度空间复合成像方法。控制不同入射角,实现角域回波信号的采集,采用希尔伯特变换对回波信号进行包络处理,考虑水与工件的声学差异,通过修正渡越时间偏差及折射路径偏差对有限角度内的回波信号进行重构,实现空间复合成像。以钢试块的水浸超声检测为例,对入射角为-7°、-5°、-3°、-1°、0°、1°、3°、5°、7°的回波信号进行空间复合成像,成像结果表明相对于普通B扫查成像,其成像信噪比及对比度噪声比平均分别提高了9.1 d B、5.6 d B,成像横向分辨率平均提高了17.6%,为水浸超声检测提供了一种高精度B扫成像方法。     

超声外场对微通道中熔体黏性耗散效应的影响

针对聚合物熔体在微尺度通道中流动时的黏性耗散效应对其流动行为的影响,通过自行构建的带有温度传感器和超声振子的微注塑成型试验系统,采用单因素成型试验方法,对聚丙烯(Polypropylene, PP)和高密度聚乙烯(High-density polyethylene, HDPE)两种聚合物材料在不同工艺参数和超声外场作用下,流经矩形截面微通道时由黏性耗散效应引起的通道出口熔体温升进行试验测量。结果表明,微通道中熔体的黏性耗散效应随注射速度的增加而增强,随入口熔体温度和模具温度的升高而减弱;与不加超声振动相比,施加超声振动使两种材料的微通道出口熔体温升值明显升高;但材料自身的微观分子结构及其热物理性能不同,其温升增幅差别较大。试验注射速度下,施加超声振动比不加超声振动时的PP熔体温升增幅高出34.7%,而HDPE熔体的温升增幅则高达71.7%。当超声频率和工艺参数一定时,增大超声功率使PP熔体的微通道出口温升增加了24.8%,HDPE熔体的温升增加了83.6%。可见施加超声外场作用能使微通道中聚合物熔体的黏性耗散效应明显增强。     

蜂窝复合材料超声辅助切割工具设计

在蜂窝复合材料超声辅助切割系统设计中,针对大变幅系数超声变幅杆的设计及其与加工工具配合的问题,基于“代替法”,结合有限元评估技术,建立了超声变幅杆和加工刀具的连接结构设计方法。首先,基于超声辅助加工原理,设计了具有大变幅能力的阶梯-悬链型复合变幅杆。然后,基于“代替法”,研究变幅杆长度减小对变幅杆声学性能的影响规律。进而,基于有限元仿真技术,研究装配后声学系统的声学性能。最后,采用设计的超声辅助切割系统对蜂窝材料进行切割加工实验研究,发现切割面无毛刺,加工过程无粉尘产生,从而验证了设计的超声辅助切割声学系统的有效性。     

功率超声设备振幅模糊控制技术的研究

利用功率超声医疗设备对病人进行治疗的过程中，手术刀的振幅是一个关键的控制参数，它直接影响到手术的效果。由于手术刀的振幅随着环境的温度、时变非线性的负载、以及加压等因素的影响而变化，故此需要对振动系统的振幅进行稳定控制。首先分析了纵向复合棒大功率换能器加接刀具的振动系统的等效机电模型，根据等效机电模型提出了一种基于自调整PID模糊控制器的功率超 声设备振幅控制方法。并分析了自调整PID模糊控制器的结构和原理，这种控制器同PID控制器相比较，既可以消除极限环振荡，又可以消除系统余差的优点。最后给出了一种实用的方法。实验表明采用该模糊控制技术提高了系统的鲁棒性和控制精度，为超声振动系统振幅的控制提供了新的思路。     

超声振动钻削钛合金的刀具温度和磨损分析

针对超声振动钻削钛合会过程中刀具温度较高,但刀具磨损较低的问题,对普通钻削和超声振动钻削AISI - Al2024、AISI-1045、Ti6Al4V进行了有限元仿真和试验,分析了刀具温度、磨损、切屑形态等切削过程变量,解释并研究了其加工机理.结果表明:虽然超声振动叠加的能量提高了刀具温度,但在切削区由于超声减摩作用,...     

光纤法珀式SiC耐高温压力传感器的制造与测试

针对高温环境下压力参数的原位测试需求,基于碳化硅（SiC）材料优异的耐高温特性,研制了一种光纤法珀式全SiC结构耐高温压力传感器。采用超声振动铣磨的加工方法制备了表面粗糙度Ra约11.9 nm的SiC传感膜片。利用SiC晶片氢氟酸辅助直接键合技术,实现SiC传感膜片与SiC基板的高强度气密性键合。搭建了高温压力测试系统,对制备的SiC耐高温压力传感器样机进行了高温环境下的性能测试。结果表明,该传感器能够实现600 ℃高温环境下 0~4 MPa范围内的压力测量;600 ℃下传感器的压力灵敏度达到104.42 nm/MPa,具有较高的线性度,R2＞0.99。     

超声振动对7050铝合金铸锭宏观偏析作用规律的实验研究

分别采用不同的施振功率、施振温度、冷却方式研究超声振动作用于7050铝合金凝固过程对铸锭宏观偏析的影响规律.通过实验分析得出超声振动产生的空化效应和声流效应对熔体凝固过程起主要作用,合理的超声工艺和冷却方式均能弱化偏析,不同的冷却条件下,超声处理的最佳功率值不同.