激光表面织构化生物陶瓷涂层及其摩擦磨损性能

基于Reynolds方程和P-C(Patir and Cheng)模型,分别建立了织构表面在流体动压润滑及混合润滑状态下的理论模型。采用有限差分法并结合数值迭代,利用Matlab编程对模型进行计算,获得计算域内的压力分布和织构表面的理论摩擦系数,以此作为织构表面摩擦学性能的判断标准。采用飞秒激光加工工艺,在氧化锆(ZrO_2)增强HA(Hydroxyapatite,羟基磷灰石)生物陶瓷涂层表面,加工出具有不同排布方式的椭圆形织构阵列和不同面覆率的圆形织构阵列。在往复实验平台进行摩擦磨损实验,利用三维轮廓仪表征涂层的磨损深度,并验证了数值模型。     

HA/ZrO2复合涂层销盘磨损试验及仿真

利用优化的等离子喷涂工艺在钛合金基体上制备了HA/ZrO2复合涂层,使用销盘摩擦试验仪测定涂层磨损率.根据均匀设计法与二次多项式回归分析,分别获得涂层在磨合期与稳定期涂层磨损率模型.利用ANSYS接触分析结合实验磨损率模型,进行销盘磨损仿真预测,并与实验结果进行比较.结果表明,涂层磨损率模型具有较好的预测效果,仿真预测结果与实验结果较为吻合.磨损过程中,涂层磨损区域模型的改变不断影响接触压力的分布,无论在磨合期与稳定期,磨损量与磨损深度呈近似线性增长.     

氧化锆增强HA涂层的制备及其磨损性能

以钛合金为基底,采用等离子喷涂技术制备含30wt%ZrO_2的羟基磷灰石(HA)生物陶瓷复合涂层。观察了HA/ZrO_2复合涂层的微观形貌,采用UMT-3销盘摩擦试验机重点研究了在牛血清润滑环境中,该复合涂层在不同载荷和转速下的磨损性能,观察涂层磨损表面形貌,分析其磨损机理。结果表明:HA30涂层微观表面覆盖着针片状晶粒,结构致密、均匀。截面以无规则细小的气孔为主,并且ZrO_2中间过渡层分别与HA30涂层、基体的结合界面均实现良好的机械咬合。随着施加载荷的增大,HA30复合涂层的摩擦系数和摩损率都升高,磨损机理由微观剥落转化为剥落磨损。随着销盘转速的增加,涂层的摩擦系数减小,磨损率则是先减小后增加,涂层裂纹萌生、扩展直至最终形成凹坑。     

接触载荷下多层结构中央裂纹KI的数值研究

采用有限元方法研究了脆性涂层/粘结层/基体系统在接触载荷下所产生的浅层下表面横向中央裂纹系统的应力强度因子.这一裂纹系统起源于脆性涂层的下表面,在一定条件下横向扩展至顶部接触表面,导致结构的最终失效.首先设计了有限单元网格,并以Newman-Raju经验方程解为参考基准,验证了裂纹前缘网格设计的有效性;接着阐述了一些技术细节,并将所设计的裂纹前缘网格应用于一个典型的三明治结构模型,通过改变模型的几何与物性参数,进行了数值研究.研究发现,数值模拟的结果与实验观察到的现象是相符合的.     

子模型法预测BGA封装中焊球的疲劳寿命

采用子模型法分析BGA在加速温度循环条件(-25~125℃)下的变形情况,并用Darveaux能量法预测疲劳寿命.首先,建立一个包含多个焊球的粗糙模型,分析其在热循环载荷中由于芯片和基板之间热膨胀系数不同导致的变形情况,确定关键焊球(最容易失效的焊球);然后,将其结果作为边界条件施加在详细建模的子模型中(该子模型包含关键焊球),用以研究焊球周围组件的变形情况;最后,计算疲劳失效循环次数.研究证明:与传统的方法比较,子模型法在计算机计算能力有限的条件下能够提供更为准确的疲劳寿命预测.     

一类有潜力的制冷剂替代物的循环特性

给出了一些碳氢化合物的性质和饱和特性曲线.采用美国NIST的REFPROP软件分析了这些碳氢化舍物在冷凝温度一定时的循环特性,包括压缩特性,即压缩比及等熵压缩后制冷剂蒸汽温度与蒸发温度之间的关系;循环的热力学特性,即循环卡诺效率与蒸发温度之间的关系;以及单位体积制冷量与蒸发温度之间的关系.讨论了碳氢化合物的可燃性.指出碳氢化合物是一类有潜力的性能优良而又无公害的制冷剂替代物,可以用于许多小型的制冷系统中.     

封闭体内电机转速测量技术的研究

以小型往复式制冷压缩机为典型研究对象,通过对其封闭壳体的振动分析,指出了壳体振动的基频即为电机的转速.提出了一种基于微机的通过测量振动基频来间接测量封闭体内电机转速的方法和构成.     

往复式压缩机故障诊断专家系统知识库设计

简单分析了往复式压缩机的故障表现形式，提出了在往复式压缩机故障诊断专家系统中采用广义故障树知识表示方法，介绍了往复式压缩机故障诊断专家系统知识库的组成及其功能和特点。     

表面织构对HA/ZrO_2生物陶瓷涂层摩擦磨损性能影响

采用飞秒激光器在等离子喷涂HA/ZrO_2生物陶瓷涂层表面制备不同直径的凹坑型织构阵列;采用VW-6000高速摄影仪及超景深三维轮廓仪进行织构形貌的表征;在UMT-3多功能摩擦磨损试验机上采用往复运动形式测试涂层在牛血清润滑条件下的摩擦系数,通过测量涂层磨损后磨痕深度表征涂层磨损程度.结果表明:飞秒激光加工织构具有良好的表面形貌,一定参数下的织构涂层摩擦学性能较未织构涂层有所改善,其中凹坑直径为250μm织构涂层的摩擦系数值最低,且磨损量最小.