大气环境中Al5052光谱发射率研究

基于基尔霍夫定律,利用砷化镓(GaAs)半导体激光器作为标准光源设计了一种反射式光谱发射率测量装置.使用该装置在300K至873K之间对Al5052的光谱发射率进行了系统的研究,并利用最小二乘法对测量数据进行了线性拟合.研究结果表明:Al5052的光谱发射率随着温度的升高而缓慢增大.通过对673K,773K,823K,873K4个温度点持续5h的恒温测量发现:当温度小于823K时,Al5052的光谱发射率非常稳定,随着时间的增加基本保持不变;当温度大于823K时,在开始的2h内,光谱发射率随着时间的增加而增大.2h之后,由于表面氧化达到一定程度,光谱发射率数值开始趋于稳定.     

大气环境中Al5052光谱发射率研究

基于基尔霍夫定律,利用砷化镓(GaAs)半导体激光器作为标准光源设计了一种反射式光谱发射率测量装置.使用该装置在300K至873K之间对Al5052的光谱发射率进行了系统的研究,并利用最小二乘法对测量数据进行了线性拟合.研究结果表明:Al5052的光谱发射率随着温度的升高而缓慢增大.通过对673K,773K,823K,873K4个温度点持续5h的恒温测量发现:当温度小于823K时,Al5052的光谱发射率非常稳定,随着时间的增加基本保持不变;当温度大于823K时,在开始的2h内,光谱发射率随着时间的增加而增大.2h之后,由于表面氧化达到一定程度,光谱发射率数值开始趋于稳定.     

掺杂成分对钢表面光谱发射率的影响

利用双光路对比光谱发射率测量装置,在823～1 273K之间,1.5μm波长下测量了几种不同型号光滑钢样品的表面光谱发射率.研究结果表明:掺杂成分含量对钢表面光谱发射率的影响很大.在同等条件下,抗氧化性能好的钢的光谱发射率相对较小,但是随着温度的升高,不同型号钢的光谱发射率出现了分化.     

65Mn钢的光谱发射率研究

在800～1 100 K的温度范围内,采用单波长测温方法,利用自行研制的实验装置,在空气中测量研究了16个不同温度下65Mn钢的光谱发射率随测量时间的变化情况.研究结果表明光谱发射率的共振与65Mn钢的表面氧化情况密切相关.由表面氧化导致光谱发射率的不确定性为5.7%～14.6%,相应的温度误差为6.2～11.1 K.通过建模拟合,同时也得到了光谱发射率随加热时间变化的解析表达式,模拟计算结果与实验结果符合较好.     

环境温度和氧化程度对船用金属表面疏水性的影响

为保证船舶在北极航道安全稳定地航行,寻找更便捷环保的船舶材料防冰覆方法极为重要.本文针对船舶常用金属——黄铜和6061铝合金进行实验,通过测量不同温度下两种金属的表面接触角,分析接触角与表面能关系以及露点温度的影响,探究其疏水性能随温度的变化趋势和机理.结果表明,黄铜和6061铝合金的疏水性能均随温度的降低而减小,随表面被氧化程度的增加而增强,其中,铝合金的变化趋势较黄铜稳定.     

草酸阳极氧化法制备氧化铝薄膜的微观结构及性质

目的使用阳极氧化法在草酸电解液中制备出氧化铝薄膜并分析其微观形貌和结构,从而提高材料的抗腐蚀性能,使铝合金在生产生活中的应用更加广泛.方法以2024铝合金为阳极,铂丝网电极为阴极,采用阳极氧化法在草酸电解液中制备氧化铝薄膜.实验中使用了恒电流法和恒电位法条件下四种不同电化学参数,制备氧化铝薄膜.通过扫描电子显微镜观察不同实验条件下的氧化铝薄膜表面形貌,利用X射线衍射仪对氧化铝薄膜结构进行表征,采用粗糙度测量仪测量薄膜表面粗糙度.结果随实验时间和电流密度增加,样品的阳极氧化程度加深,当实验时间为4 000 s、电流密度为0.04 A/cm~2时,阳极氧化程度最深;在阳极氧化过程中采用不同的电流密度和不同的电压,产生的氧化铝薄膜形貌不同.结论采用草酸电解液阳极氧化法可以在铝合金样品表面制备出多孔氧化铝薄膜,该薄膜为晶态结构.     

负脉冲对铝合金微弧氧化的影响

采用自行研制的100 kW大功率微弧氧化电源设备,对LY12铝合金进行表面处理。研究了加载不同个数负脉冲时,铝合金微弧氧化处理过程中电压、电流的变化规律,并利用涡流测厚仪和表面粗糙度仪对陶瓷层的生长厚度及表面粗糙度进行测量。试验结果表明:随着负脉冲个数的增加,负电流值也随之增加;负脉冲个数越多,陶瓷层的生长时间越短,相反溶解时间越长;在相同处理时间内,陶瓷层的生长厚度和表面粗糙度均随负脉冲个数的增加而降低。该现象与负脉冲加载过程中陶瓷层的溶解反应相关。     

3种碳钢的光谱发射率对比研究

利用搭建的能量对比法光谱发射率测量装置,对3种典型的低碳钢310、中碳钢45#和高碳钢T10的光谱发射率进行了测量.实验结果表明:合金成分会对钢的发射率产生不同程度的影响,并且这种影响在氧化前后是不同的.对于未氧化的钢,碳质量分数越高,光谱发射率会越大.3种钢的发射率相差不超过0.05.氧化后3种钢的光谱发射率随波长的变化趋势相同,但是光谱发射率值比氧化前大.因为钢成分中的Al、Cr、Ni等成分会抑制钢氧化膜的生长,使得45#钢的光谱发射率值比310钢和T10钢大.氧化后310和T10钢的表面由原来的银白色变成了淡蓝色,45#钢变成了紫黄色,钢表面颜色也会对光谱发射率产生影响.     

薄膜生长过程的Monte Carlo模拟

用Monte Carlo方法以Cu为例对薄膜生长过程进行了计算机模拟. 不仅对原子的吸附、迁移及脱附三种过程采用了更为合理的模型, 还考虑了这些过程发生时对近邻原子的连带效应. 在合理选择原子间互作用势计算方法的基础上, 改进了原子迁移激活能的计算方法. 计算了表征薄膜生长表面形貌的表面粗糙度和表征薄膜内部晶格完整性的相对密度. 结果表明, 在一定的原子入射率下, 表面粗糙度和相对密度的变化存在一个生长最佳温度. 随着衬底温度的升高, 表面粗糙度减小, 膜的相对密度增大. 当达到生长最佳温度时, 粗糙度最小, 而相对密度趋于饱和. 粗糙度随衬底温度的进一步升高开始增大. 生长最佳温度随原子入射率的增大而增大, 不同温度下原子入射率对粗糙度的影响不同, 在较低温度时粗糙度随入射率的增加而增加, 在较高温度时粗糙度随入射率增大而减小. 同时发现, 随入射率的增大或薄膜厚度的增加, 相对密度逐渐减小.     

失效红外低发射率涂层发射率测量及分析

红外低发射率涂层容易产生鼓泡、脱落、磨损、划痕、积污等问题。为了保证红外低发射率涂层具有较长的使用寿命,需要对红外低发射率涂层在使用过程中的性能状态进行及时测量评估。采用便携式红外发射率测量仪和便携式红外热像仪对5种温度条件下的脱落、划痕和积污涂层进行对比测试,研究发现：脱落和积污对红外低发射率涂层的影响较大,划痕也将使得红外低发射率涂层的发射率增大,划痕宽度和划痕间距对发射率的影响程度需要及时定量地测量及评估;基于反射法的便携式发射率测量仪受测量区域的涂层粗糙度等表面状态影响较大,而便携式红外热像仪测量结果受温度影响较大。     

Effect of thermal oxidation on the surface characteristics and corrosion behavior of a Ta-implanted Ti-50.6Ni shape memory alloy

A NiTi shape memory alloy (SMA) modified by Ta ion implantation was subjected to oxidation treatment in air at 723 and 873 K. Atomic force microscopy (AFM), Auger electron spectroscopy (AES), and grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD) measurements were conducted to investigate the surface characteristics, including surface topography, elemental depth profiles, and surface phase structures. The surface roughness of the Ta-implanted NiTi increases after oxidation, and the higher the oxidation temperature is, the larger the value is. The surface of the Ta-implanted NiTi oxidized at 723 K is a nanolayer mainly composed of TiO₂/Ta₂O₅ and TiO with depressed Ni content. The Ta-implanted NiTi oxidized at 873 K is mainly covered by rutile TiO₂ in several micrometers of thickness. Potentiodynamic polarization tests indicated that the corrosion resistance of the Ta-implanted NiTi was improved after thermal oxidation at 723 K, but a negative impact was found for the Ta-implanted NiTi oxidized at 873 K.     

Al/Cu扩散偶相界面的实验研究

采用“铆钉法”制备了Al/Cu曲面接触扩散偶,用彩色金相、显微硬度测试方法对其界面区域进行了观察分析。实验结果表明,烧结温度对相层数量起主要作用,并和保温时间一起影响扩散溶解层厚度。在873 K,823~723 K,623 K扩散偶的扩散溶解层分别由4个,3个,1个相组成,在Al/Cu扩散偶中各相层的硬度由铜侧相向铝侧相逐渐增大并在出现硬度峰值后减小。     

水力侵彻铝合金表面致损形态及粗糙度演化特征

为揭示水力侵彻铝合金致损形态及粗糙度演化特征,以提高水力加工铝合金表面质量及形态控制水平。提出了一种基于3D图像处理技术的非接触粗糙度表征方法,结合水力侵彻铝合金表面破坏形貌,研究了铝合金的区域性破坏机理,量化了各致损形态的动态演化过程;通过综合反映粗糙度多维参数指标,研究了水力侵彻铝合金表面粗糙度的分布及演化特征。研究结果表明:水力侵彻铝合金致损形态可分为断裂区,损伤形变区及塑性扩展区,侵彻面粗糙度沿射流径向整体呈"增-减-稳"的三阶演化趋势,粗糙度的离散性和波动性沿射流径向逐渐降低,粗糙度峰值与水力冲击时间有显著正相关性,水力持续冲击作用下侵彻面粗糙度分布概率的集中性呈渐增趋势。     

自振脉冲空化射流强化6061铝合金表面

为了提高6061铝合金材料表面硬度、强度和耐磨性等机械性能。通过振脉冲空化射流束冲击6061铝材料表面。测量和分析未处理表面和15、20、25MPa三种工作压力下射流束冲击试样1、2、3、4、5min后材料表面微观组织形貌、试样表面轮廓、粗糙度Ra值、Rz值和表面硬度层等因素的变化,定性及定量研究自振脉冲空化射流技术对材料表面机械性能的影响规律。结果表明,与未处理表面相比,15MPa时射流束未对材料表面造成严重塑性变形,其表面只存在极少不均微坑,Ra值增加0.25,硬度HV增加15%,强化效果不明显;20MPa时射流束对材料表面产生严重塑性变形,能够明显观测到表面存在密集且均匀的凹坑分布,Ra值增加1.2,硬度HV增加78.3%,强化效果较好;25MPa时射流束对材料表面产生过度塑性变形,Ra值增加7.5,硬度HV增加81.3%,材料表层发生剥蚀现象,影响到材料的使用性能。可见,在工作压力20MPa,冲击时间3min,靶距20mm时自振脉冲空化射流技术对材料表面强化效果最好,材料机械性能提高近2倍且表面改性极小。此技术对提升材料表面耐磨性及硬度强化效果起到极为显著作用。     

电池包用6061铝合金型材成分与挤压成型性关系

由于现有6061铝合金挤压成型性及力学性能较差，在实际生产中应用范围受限，通过改变合金成分开发新型6061铝合金，将Si的质量分数调整至国标上限0.73%～0.80%，Mg的质量分数调整至国标下限0.82%～0.90%，同时分别设计了多细晶元素（Mn+Cr的质量分数为0.40%）与少细晶元素（Mn+Cr的质量分数为0.14%）两种配比方式，分别命名为6061-A铝合金和6061-B铝合金。通过观察微观组织、测试力学性能、调整挤压速度，研究6061-A铝合金和6061-B铝合金的力学性能、挤压成型性。结果表明，6061-A铝合金挤压成型性更好，同时经（175±5）℃×8 h热处理后，型材屈服强度达到312 MPa，抗拉强度达到325 MPa，伸长率为9%，均高于标准要求。     

铝合金6061微尺度铣削的铣削力仿真与实验研究

采用有限元仿真和单因素实验相结合的方法,研究了铝合金6061微尺度铣削的铣削力影响因素.建立了刀具和工件的三维模型并对其进行装配和网格划分,通过有限元仿真模拟了铝合金6061材料的微尺度铣削过程,得到了铣削速度和铣削深度对铣削力的影响规律,并进行了单因素实验研究.结果表明:随着主轴转速的不断增大,铣削力先增大后减小,转折点为24000r/min;随着铣削深度的不断增大,铣削力先增大后减小再增大,转折点为10μm和12μm;随着进给速度的不断增大,铣削力也不断增大.优选出铝合金6061材料微尺度铣削最优工艺参数组合为:主轴转速48000r/min,铣削深度5μm,进给速度20μm/s.     

积分球反射法测量铌的发射率随温度的变化

提出了一种利用积分球反射法的脉冲加热技术测量材料热物性的方法，在此基础上研制了脉冲加热瞬态热物性测量装置，给出了利用该装置测量的铌在632．8nm波长下法向光谱发射率随温度的变化曲线，并进行了讨论。结果表明，所研制的装置能同时测量带状试样的比热、电阻率、全波长半球发射率及法向光谱发射率，具有试样制备简单、测试精度高等优点。