硬质合金激光铣削工艺与机理研究

在分析脉冲激光铣削材料去除机理的基础上,系统研究了激光单脉冲能量、重复频率、激光束扫描速度和辅助吹气压力等工艺参数对硬质合金激光铣削量和质量的影响,观察不同工艺参数条件下激光铣削的表面微观形貌。通过激光铣削工艺分析,可利用较优的激光铣削工艺加工各种硬质合金试样。     

基于变质层的Al 2O 3陶瓷激光铣削试验研究

介绍一种基于变质层控制的氧化铝陶瓷激光铣削方法.在无辅助气体条件下,激光扫描照射陶瓷表面,产生一变质层,对变质层的性质和尺寸进行控制,达到激光铣削Al2O3陶瓷材料的目的;同时,对变质层进行晶相组织分析,指导对激光铣削参数的选择,形成陶瓷材料的激光铣削工艺.试验研究了变质层的形成和脱落机理,分析了激光铣削工艺参数对铣削深度和铣削表面质量的影响规律.利用优化的铣削工艺对Al2O3陶瓷进行了激光多层铣削试验,得到各单层铣削深度为0.35~0.50 mm、各层表面粗糙度为2.0~3.2μm的激光铣削效果.试验结果可为Al2O3陶瓷激光铣削提供理论依据与应用指导.     

柴油机选择性催化还原系统喷雾粒径分布试验

应用激光粒度仪研究了两种尿素喷射系统喷雾的粒径及其分布特征。对比分析了以纯净水和尿素溶液作为喷雾介质时喷雾粒径的分布情况,研究了喷射压力和喷射脉宽对无空气辅助喷射系统粒径的影响。改变有空气辅助喷射系统辅助气体的压力,测量了喷雾离开喷射器后的粒径分布。试验结果表明:以纯净水替代尿素溶液进行喷雾试验是可行的。无空气辅助喷射系统喷射压力由0.2 MPa升高至0.9 MPa,喷雾索特平均直径从146μm减小至49μm。在相同喷射周期内,无空气辅助喷射系统采用小喷射脉宽有利于喷雾雾化。有空气辅助喷射系统的雾化效果优于无空气辅助喷射系统。增大辅助气体压力可以提高有空气辅助喷射系统的雾化效果。     

气体辅助注射成型充模过程数学模型的建立

根据气体辅助注射成型充模过程的特点,从流体力学基本理论出发,引入合理的假设和简化,建立了描述熔体运动和气体穿透的数学模型,并在边界条件中反映出气体穿透和表面张力对熔体充填的影响．     

CO2激光器切割加工中辅助气体参数对加工质量的影响

在激光切割加工中,辅助气体的主要作用是从切口排出氧化反应所产生的热量和熔融材料.本文论述了辅助气体的类型、压力和喷嘴孔径设计等对激光切割加工质量的影响.实验证明碳钢的切割质量与吹氧压力有关;不锈钢氧切割辅助气压不能低于0.2 MPa,不锈钢氮切割辅气压不能低于0.8 MPa,收敛型结构的喷嘴可以获得更好的加工效果.     

注塑成型喷射现象的实验及数值研究

为探索注塑成型充填过程中触发熔体喷射现象的关键性因素,分别采用实验方法和数值模拟技术,研究了在高注射速率下熔体温度和注射速率对喷射的影响以及熔体喷射后的形态演化。通过短射实验研究了不同加工工艺条件下熔体喷射后的流动形态,发现熔体喷射后的形态演化具有较强的不稳定性,短射后制品所呈现的蛇形流形态具有较差的可重复性。采用数值模拟手段,分别再现了短射实验中具有稳定蛇形流形态和非稳定蛇形流形态的喷射演化过程,发现熔体温度越高,蛇形流的折叠次数就越多。基于熔体喷射后的形态演化特征,分析出熔体喷射后会经历柱状喷射阶段、屈曲流演化阶段、简单充填模式阶段共3个发展阶段,且熔体只要发生柱状喷射,就具有相同的流动形态。通过分析柱状喷射阶段熔体的剪切速率、黏度、速度和压力的变化情况可以发现:熔体的剪切速率非常小;在柱状喷射前期,熔体黏度比曲线呈平台状;熔体的速度保持恒定;熔体喷射不属于压力驱动流,可近似认为是牛顿流体。研究结果表明,触发喷射的关键性因素是熔体流动过程中缺乏内摩擦,使得熔体的黏性作用非常小,此时熔体流动由惯性驱动,熔体喷射为惯性驱动流。     

激光诱导氧化辅助铣削SiCp/Al复合材料试验研究

为了提高碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)的切削加工性,本文提出了一种激光诱导氧化辅助铣削的复合加工方法。在激光参数为平均功率10 W,扫略速度为2 mm/s,扫略间距为10 μm的条件下,能够获得疏松多孔氧化层,从而提高加工效率和加工质量。本文主要研究该材料在激光辐照下的氧化机理,以及铣削过程中铣削参数对切削力和表面完整性的影响规律。在铣削深度为0.1 mm,每齿进给量为0.005 mm/z时,加工质量最佳。     

气体反压化学发泡注塑产品泡孔结构形成与演变过程的实验研究

以标准拉伸样条为研究对象，系统探讨了气体反压工艺中反压压力和作用时间对化学发泡注塑成型过程中熔体发泡行为的影响。根据实验获得的结果，提出了前沿泡孔不破裂的临界反压压力、熔体不发泡的临界反压压力和二次发泡卸压时间，并揭示了气体反压技术对化学发泡注塑过程中熔体发泡行为的影响机理。     

低温等离子体精炼效应的实验

研究探索了直流辉光低温等离子体对Sn-S合金熔体的精炼效应．实验结果表明：在氢等离子体作用下熔体中的硫可以脱除到极低的水平,但是只有在熔体作为阴极时才能获得良好的精炼效果．通过改变气体种类、压力和熔体极性,研究了各种因素对熔体脱硫的影响．根据实验结果和等离子体物理知识,讨论了直流辉光等离子体精炼效应的机理,认为主要是由于低温等离子体中活性氢粒子与熔体中杂质反应生成气态的产物,它们随气体排出而达到精炼的目的．     

超声对在线反冲洗控制超滤膜污染的影响研究

本文考察了反冲压力、反冲周期及反冲宽度对控制膜污染的影响。实验结果表明：单独反冲时，反冲压力为0．3MPa，反冲周期为15min。反冲宽度为1min，对膜污染的控制效果最佳，超滤100min，通量衰减系数为O．18，产水量为0．82L。在超声辅助反冲控制膜污染实验中，开启40kHz、2700W／m2的超声，最佳反冲周期延长到30min，最佳反冲宽度缩减为0．5min，超滤100min，通量衰减系数为0．02。     

激光支持等离子体爆轰波流场研究

采用高速纹影摄影法记录激光支持等离子体爆轰波流场的演化,得到流场冲击波阵面形状和尺寸随时间变化规律。建立激光支持等离子体爆轰波流场演化的物理模型,采用计算流体力学方法模拟计算激光击穿空气后,激光作用时间内及激光作用结束后等离子体流场演化过程。结果表明,纹影摄影法能有效观测到激光支持等离子体爆轰波的传播情况。等离子体爆轰波在激光作用初期为椭球形,随着时间的增加逐渐转变为球形。计算的等离子体爆轰波流场密度分布图与实验结果基本吻合。     

激光烧蚀靶材蒸发波模型的气体动力学与冲量耦合系数计算

本论文在Krokhin蒸发波模型气体动力学方程组的基础上,考虑了固体靶的熔解热以及沉积在液体层中的能量,通过迭带计算求解了激光烧蚀Al、Cu、Si、Ge样品材料时蒸发波的温度、压强、出射速度以及密度等气体动力学参量;利用改进的Pirri模型,计算了短脉冲激光与靶材料相互作用过程中的冲量耦合系数,讨论了样品尺寸以及光斑大小对于冲量耦合系数的影响.     

准分子激光诱导等离子体中镁原子及离子发射光谱线的实验研究

本文报道了用准分子３０８ｎｍ激光烧蚀固体镁靶产生的低温微等离子体，用光学多道分析仪测量了等离子体中镁原子及离子的发射光谱线的Ｓｔａｒｋ展宽与延时及缓冲气体压力之间的关系，由此讨论了激光等离子体的电子密度随时间演化的特性及缓冲气体压力对激光等离子体特性的影响。     

背景气压对纳秒脉冲激光烧蚀半导体Ge的影响

为了深入理解在纳秒激光烧蚀半导体材料过程中背景气压对烧蚀过程以及羽流膨胀动力学特性的影响,本文利用一维激光烧蚀和流体动力学耦合模型,对不同He气压下的纳秒脉冲激光烧蚀半导体Ge的过程进行了模拟计算.结果表明：在氦气环境下,背景气压的变化对辐照在靶面的激光能量影响较小,因此靶面蒸发率、靶面温度和靶面烧蚀深度对气压变化的敏感程度较低;同时,背景气压的增大抑制了羽流膨胀,使羽流膨胀速度减小.计算结果和分析对于优化纳秒激光烧蚀半导体时背景环境气压具有理论指导意义.     

Dynamical simulation of cornea deformation in laser surgery

A dynamical simulation method is presented to model the cornea deformation in surgery of laser thermokeratoplasty. The virtual cornea is constructed as a mass-spring system. The corneal surface tension is simulated by damping spring stretch between mass points on the cornea model. The aqueous humor in the eyeball is modeled as ideal gas, and the intraocular pressure is simulated by gas pressure. The coagulation force is exerted on each photocoagulation spot to demonstrate its collapse caused by the condensation of corneal soft tissue irradiated by laser. An extra viscous drag force is added to each mass point to weaken the mass point oscillation. The use of the effective time-corrected Verlet integral method brings about flowing and stable dynamic simulation procedures. The simulation results show that, comparing to the undeformed model, the curvature of the region between the optical center and photocoagulation spot increases obviously. Moreover, the shape of the deformed virtual cornea is much similar to that of the real cornea after surgery.     

轴快流CO_2激光器放电管与风机匹配的特性

本文研究了轴快流CO_2激光器中气体质量流和气流速度随放电管截面变化的趋势.提出应当选择合适尺寸的放电管,使之与所给定的风机的性能相匹配,使激光器具有最佳运行状态的气动结构而获得更好的输出特性.     

喷动床多气体入口对燃料颗粒包覆工艺的影响

包覆燃料颗粒的制备是 10 MW高温气冷堆中的关键技术。论文介绍了一种用于生产包覆燃料颗粒的具有多气体入口的新颖喷动床 ,通过不同气体入口条件下的包覆试验 ,揭示了该喷动床具有包覆反应区向喷管区收缩的特点 ,该特点可使得包覆层更均匀 ,密度低 ,颗粒周期性循环对包覆层性能波动的影响减弱等等 ;同时该喷动床的喷动高度低 ,减少了颗粒因碰撞而导致的包覆层裂纹。因此 ,该喷动床适合于包覆燃料颗粒的制备