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铝电解电容器用高压阳极铝箔高比容的扩面腐蚀工艺研究

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铝电解电容器用高压阳极铝箔高比容的扩面腐蚀工艺研究

作者：贺军超郑州大学

学位级别：硕士

高压阳极电子铝箔是铝箔的高端产品,它被广泛应用到电子元器件铝电解电容器中,目前随着电子产品朝着体积小型化、集成化的方向发展,也对铝电解电容器的性能提出了更高要求,即在保证性能（高比容）的前提下,尽量使体积减小。因此,研究铝... 详细信息

高压阳极电子铝箔是铝箔的高端产品,它被广泛应用到电子元器件铝电解电容器中,目前随着电子产品朝着体积小型化、集成化的方向发展,也对铝电解电容器的性能提出了更高要求,即在保证性能（高比容）的前提下,尽量使体积减小。因此,研究铝电解电容器小型化,即实现较高的单位静电容量（比电容）,不但是目前开发高性能电器产品的关键,还是高比容研究的热点。目前阳极铝箔的扩面腐蚀是提高腐蚀箔比表面积增大比电容的有效方法。本文主要研究了高压阳极铝箔的直流腐蚀工艺,同时研究了缓蚀剂对混合酸腐蚀工艺的影响,从而扩大了蚀箔比表面积增加了比电容,同时又保持了铝箔质量使其不至于过度腐蚀。本文采用失重分析、极化曲线（Tafle）、交流阻抗谱（EIS）、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）等分析测试方法,较系统的研究了三酸腐蚀液体系中各种工艺及参数对铝箔腐蚀比容的影响,包括腐蚀前期预处理、三酸腐蚀液成分及浓度、腐蚀时间、腐蚀温度、腐蚀电流密度、缓蚀剂的缓释性能等,通过相关的实验结果及分析,得到了相应的腐蚀工艺参数。实验表明,在高压阳极铝箔进行直流电化学腐蚀之前,进行必要的前期预处理,能够较好的改善铝箔表面状态,有利于腐蚀蚀孔的产生及分布均匀性,从而提高其电化学腐蚀效果达到扩面增容的目的。本文分别实验研究了碱处理、酸处理、混合处理、电化学处理等,它们都能在一定程度上提高发孔密度,有效改善铝箔直流电化学腐蚀形貌,扩大腐蚀箔比表面积,最终提高铝箔比容。针对铝箔的扩面腐蚀过程,采用直流发孔和扩孔工艺,通过正交试验和单因素实验的研究,优化了三酸腐蚀液体系的工艺参数,得到了扩孔工艺条件：混合液中HCl H2SO4和H3P04的摩尔浓度分别为2.0mol/L、＞1.5mol/L和0.6mol/L,腐蚀液腐蚀直流电流密度为0.3A/cm2,腐蚀时间为60s,腐蚀液温度为70℃。实验结果表明,在混合酸腐蚀工艺因素中,电流密度对蚀箔比容的影响较大,其次是腐蚀温度和时间。腐蚀电流密度小的时候,腐蚀孔密度小孔径较大,相反,当腐蚀电流密度大的时候,腐蚀孔的密度大但是孔径小。腐蚀温度和时间主要影响腐蚀孔的长度和长大。实验显示,在腐蚀扩孔过程中,电流密度对腐蚀扩孔蚀孔的进一步成长影响较大,合适的电流密度有利于蚀孔向深度方向长大,获得较好的扩面效果。孔工艺条件为：腐蚀时间在80s-90s之间,腐蚀电流密度在0.15A/cm2～0.25A/cm2之间的范围,腐蚀液温度取60℃,腐蚀液中盐酸浓度取2mol/L。在前面实验的基础上,研究了缓蚀剂对高压阳极铝箔腐蚀比电容的影响,通过在腐蚀液中添加适量的缓释剂,能够使铝箔腐蚀蚀孔更好的保持原有密度,并且使其分布趋于均匀,不至于发生过度腐蚀现象,导致铝箔失重过大。本实验主要研究了PEG、TU、TETA、PVP等缓释剂对比容的影响。同时配制一定成分的复合缓释剂,初步探究它们对铝箔腐蚀比容的影响,相对无添加缓蚀剂而言,腐蚀箔的失重合适,蚀孔密度和分布相对均匀,腐蚀箔的比容得到了一定程度的提高。缓蚀剂主要是通过吸附作用吸附在铝箔表面,通过自身的极性基团吸附在铝箔表面,疏水基团背离表面形成憎水膜层,起到一定的隔离和保护作用,改变腐蚀箔表面状况。复合缓蚀剂主要是通过协同作用起到应有的缓释作用,最终在保持一定蚀孔密度的前提下,使蚀孔分布更加均匀及失重相对减小,提高腐蚀箔表面质量,从而达到提高了铝箔比电容的目的。

关键词：高压阳极箔铝电解电容器腐蚀工艺比容缓蚀剂

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摆动对涡轮增压器浮环轴承磨损的影响

塑性工程学报 2017年第5期24卷 178-186页

作者：何畏贺军超李华川陈洋杨志勇张自立西南石油大学机电工程学院四川成都610500 宝石机械成都装备制造分公司四川成都610000 吉利四川商用车有限公司四川南充637000

为了分析摆动运动对涡轮增压器浮环轴承的影响,基于摩擦学,通过对涡轮增压器浮环轴承几何结构、运动形式、接触方式、受力与速度进行分析,推导出考虑摆动与旋转复合运动的浮环轴承组合磨损数学模型。基于此模型,讨论了摆动周期与摆动转... 详细信息

为了分析摆动运动对涡轮增压器浮环轴承的影响,基于摩擦学,通过对涡轮增压器浮环轴承几何结构、运动形式、接触方式、受力与速度进行分析,推导出考虑摆动与旋转复合运动的浮环轴承组合磨损数学模型。基于此模型,讨论了摆动周期与摆动转速比对浮环轴承磨损量变化的影响,研究结果表明:浮环轴承磨损量随摆动周期的增大而减小,且减小率逐渐变小;浮环轴承磨损量随摆动转速比的增大而减小,且减小率逐渐增大。研究结果为浮环轴承理论计算提供了一定参考。

关键词：涡轮增压器浮环轴承摩擦学摆动与旋转组合磨损摆动周期摆动转速比

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基于响应面法的牙轮钻头球面浮动套优化设计

机械强度 2018年第2期40卷 338-343页

作者：何畏沈平生李华川陈洋贺军超黄帅西南石油大学机电工程学院成都610500 四川宝石机械专用车有限公司成都610500

为了提高牙轮钻头滑动轴承的寿命,消除球面浮动套的边缘应力集中现象,采用响应面法与有限元方法相结合对球面浮动套圆槽结构进行全面的优化。建立以浮动套外球面、内表面的接触线上中间应力σ_m与端部应力σ_e差值为目标函数,分别为σ_... 详细信息

为了提高牙轮钻头滑动轴承的寿命,消除球面浮动套的边缘应力集中现象,采用响应面法与有限元方法相结合对球面浮动套圆槽结构进行全面的优化。建立以浮动套外球面、内表面的接触线上中间应力σ_m与端部应力σ_e差值为目标函数,分别为σ_1、σ_2,以圆槽圆心到浮动套内表面的距离h、圆槽的半径r、圆槽圆心到浮动套端面的距离t为设计变量的优化数学模型。通过对模型的回归分析,求得圆槽的最优控制参数:r=0.53 mm、t=0.07 mm、h=1.10 mm。运用有限元仿真分析对最优结构参数进行可靠性验证,结果表明,优化后的球面浮动套内表面和外球面的接触应力分布较为均匀,降低了边缘应力的集中。

关键词：球面浮动套响应面法接触应力有限元仿真

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牙轮钻头弹性球面浮动套轴承的设计与优化

工程设计学报 2015年第6期22卷 607-612页

作者：何畏肖祥陈波孙春梅陈洋贺军超西南石油大学机电工程学院四川成都610500

针对现有牙轮钻头浮动套轴承存在的偏转问题和严重应力"边缘效应",设计了一种新型的弹性球面浮动套轴承.通过有限元方法对球面和平面浮动套的力学性能进行对比分析,并研究了矩形、椭圆形、圆形、三角形四种槽的中间修形对球面浮动套内... 详细信息

针对现有牙轮钻头浮动套轴承存在的偏转问题和严重应力"边缘效应",设计了一种新型的弹性球面浮动套轴承.通过有限元方法对球面和平面浮动套的力学性能进行对比分析,并研究了矩形、椭圆形、圆形、三角形四种槽的中间修形对球面浮动套内外接触线上等效应力影响,优化了槽的尺寸.结果表明:球面浮动套的力学性能优于平面浮动套,但2种浮动套都存在严重的应力"边缘效应";通过中间修形有效改善了浮动套应力"边缘效应",其中圆形槽的效果最好且便于加工;当圆形槽半径R=0.6mm、圆心到内外表面的距离比a/b=19/21时,内外接触线上的最大等效应力之差减小到8.91 MPa,较优化前降低33.3%,减缓轴承局部过早发生疲劳失效.

关键词：牙轮钻头球面浮动套开口槽边缘效应修形

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新型球面固定套轴承球坐标润滑理论研究

润滑与密封 2016年第10期41卷 62-67,61页

作者：何畏贺军超熊尉伶陈洋郝广辉西南石油大学机电工程学院四川成都610500 成都产品质量检验研究院有限责任公司四川成都610100

考虑球面固定套轴承的特殊结构,建立球坐标润滑理论,具体方法为在球坐标下推导出Reynolds方程与考虑径向和轴向偏移的膜厚方程,运用有限差分原理与MATLAB软件进行编程求解,评估所建立方程的适用性,分析偏移率、牙轮转速以及轴承间隙对... 详细信息

考虑球面固定套轴承的特殊结构,建立球坐标润滑理论,具体方法为在球坐标下推导出Reynolds方程与考虑径向和轴向偏移的膜厚方程,运用有限差分原理与MATLAB软件进行编程求解,评估所建立方程的适用性,分析偏移率、牙轮转速以及轴承间隙对球面固定套轴承润滑性能的影响。结果显示:考虑径向和轴向偏移的膜厚方程以及所建立的Reynolds方程能够体现滑动轴承的形状特征和动压效应,表明在球坐标下所建立的润滑理论适用于球面固定套轴承;偏移率和转速的增大能够使得油膜压力和承载力增大;在油膜厚度没有达到最小临界值时,减小轴承间隙能够增大油膜的最大压力,进而提高轴承的承载能力。

关键词：球面固定套轴承雷诺方程有限差分径向偏移轴向偏移

42CrMo钢牙轮钻头球面固定套轴承激光淬火数值模拟

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金属热处理 2015年第8期40卷 149-153页

作者：何畏郝广辉魏秦文胡玉茂陈洋贺军超西南石油大学机电工程学院四川成都610500 中国石油天然气管道科学研究院河北廊坊065000

为了确定42Cr Mo钢牙轮钻头球面固定套轴承激光淬火工艺的最优参数,考虑牙轮钻头轴承的实际工况,通过建立数值计算模型,利用SYSWELD软件,对不同扫描速度、激光功率和光斑尺寸下的激光淬火数值模拟结果进行对比研究。结果表明,球面固定... 详细信息

为了确定42Cr Mo钢牙轮钻头球面固定套轴承激光淬火工艺的最优参数,考虑牙轮钻头轴承的实际工况,通过建立数值计算模型,利用SYSWELD软件,对不同扫描速度、激光功率和光斑尺寸下的激光淬火数值模拟结果进行对比研究。结果表明,球面固定套轴承激光淬火的最优扫描速度为55 mm/s、最优的激光功率为1000 W、最优的光斑尺寸为3.5 mm;在最优参数下,轴承经激光处理后,硬化层深度约为0.9 mm,硬化层硬度约为632 HV,心部硬度约为400 HV,符合牙轮钻头轴承的使用性能要求。

关键词：牙轮钻头球面固定套轴承激光淬火最优参数

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CNG发动机活塞热-机耦合应力分析

机械科学与技术 2017年第12期36卷 1941-1948页

作者：陈洋何畏贺军超熊尉伶杨志勇张自立西南石油大学机电工程学院成都610500 四川省特种设备检验研究院成都610061 吉利四川商用车有限公司四川南充637000

随着CNG发动机不断地向着高速化、大功率的方向发展,使得活塞销座由于应力集中而引起疲劳裂纹。为此,设计了一种新型弧面衬套活塞销座,对衬套进行了运动分析和装配条件分析。通过有限元方法分析了活塞在机械载荷、热-机耦合载荷条件下... 详细信息

随着CNG发动机不断地向着高速化、大功率的方向发展,使得活塞销座由于应力集中而引起疲劳裂纹。为此,设计了一种新型弧面衬套活塞销座,对衬套进行了运动分析和装配条件分析。通过有限元方法分析了活塞在机械载荷、热-机耦合载荷条件下的应力分布状态。研究结果表明:在机械载荷作用下,新型活塞-衬套的Mises应力比原活塞降低了25.3%,新型活塞销座最大Mises应力比原活塞降低了27.9%,新型活塞销座的接触应力比原活塞降低了35.4%。活塞在热-机耦合载荷作用下的应力状态与在机械载荷作用下的结果相似,活塞应力状态都有很大改善。装配有衬套的活塞销座的应力分布更加的均匀,更容易形成润滑油膜。因此,该结构具有降低活塞销座应力、提高润滑能力和提高活塞销座的疲劳寿命的优点。

关键词： CNG发动机活塞弧面衬套结构设计耦合分析应力

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冷轧高纯铝箔初始织构对再结晶织构的影响

轻合金加工技术 2011年第12期39卷 25-30页

作者：路全彬关绍康卢广玺朱金水贺军超郑州大学材料科学与工程学院河南郑州450002

高压箔经过多道次冷轧后,形成类型复杂的织构。本试验应用X射线衍射仪测定铝箔织构,定量研究了冷轧高纯铝箔常见初始织构与再结晶织构的关系。结果表明,当初始织构为高含量的S织构{123}、铜织构{112}和约10%的立方织构{100},较少的旋转... 详细信息

高压箔经过多道次冷轧后,形成类型复杂的织构。本试验应用X射线衍射仪测定铝箔织构,定量研究了冷轧高纯铝箔常见初始织构与再结晶织构的关系。结果表明,当初始织构为高含量的S织构{123}、铜织构{112}和约10%的立方织构{100},较少的旋转立方{001}、黄铜织构{011}时,再结晶退火后立方织构含量最高。由于S织构与立方织构存在40°关系,在退火过程中有利于形成立方织构。

关键词： X射线衍射高压箔再结晶织构退火

110 kV干式空心并联电抗器振动台试验与易损性研究

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防灾减灾工程学报 2024年第1期44卷 50-58页

作者：李吉超罗清宇张宏贺军李建赢中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080 建筑安全与环境国家重点实验室北京101149 中国建筑科学研究院有限公司北京100013

电抗器是变电站的重要设备之一,上部线圈由底部陶瓷绝缘子支撑,整体尺寸大、重心高。由于结构形式的特殊性,其在地震作用下的动力响应较为复杂。本文对110 kV干式空心并联电抗器进行了振动台试验研究,通过白噪声测定了电抗器的自振频率... 详细信息

电抗器是变电站的重要设备之一,上部线圈由底部陶瓷绝缘子支撑,整体尺寸大、重心高。由于结构形式的特殊性,其在地震作用下的动力响应较为复杂。本文对110 kV干式空心并联电抗器进行了振动台试验研究,通过白噪声测定了电抗器的自振频率和阻尼比;在0.15g和0.5g人工地震动输入下,测量了电抗器关键部位的应变、加速度和位移响应,分析了电抗器在地震作用下的动力响应规律,探讨了电抗器的可能破坏模式,进一步计算了电抗器的地震易损性曲线。研究结果表明:电抗器的动力特性近似于单自由度体系,一阶自振频率为3.3 Hz,阻尼比为3.9%;电抗器在地震作用下的变形主要发生在绝缘子以及绝缘子-线圈连接部位,上部线圈可认为是刚体;与绝缘子相比,绝缘子-线圈连接部位的刚度较小,变形更集中,是电抗器的薄弱部位;0.15g人工地震动试验后,电抗器自振频率下降3.6%,0.5g人工地震动试验后,电抗器自振频率下降6.3%;根据绝缘子实测应变,考虑地震作用与其他荷载产生的总应力,电抗器的安全系数为2.14,仍然具有一定的安全储备;基于试验结果计算电抗器的地震易损性,抗震能力中值为0.965g,对数标准差为0.4。

关键词：干式电抗器振动台试验动力特性抗震性能变形模式易损性曲线