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超声波焊接能量对铜/铝导线接头结合性能的影响

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焊接学报 2024年第4期45卷 65-70,I0006,I0007页

作者：成先明杨可邵壮王健黄思蜀张鑫河海大学机电工程学院常州213200 河海大学材料科学与工程学院常州213200

以BVR2.5铜线和BLV6铝线为研究对象,采用超声波焊接连接铜/铝异种金属导线,利用SEM,EDS,XRD和万能拉伸试验机分析超声波焊接能量对铜/铝导线焊接接头结合性能的影响.结果表明,超声波焊接可以实现铜/铝异种金属导线的有效连接.随着焊接... 详细信息

以BVR2.5铜线和BLV6铝线为研究对象,采用超声波焊接连接铜/铝异种金属导线,利用SEM,EDS,XRD和万能拉伸试验机分析超声波焊接能量对铜/铝导线焊接接头结合性能的影响.结果表明,超声波焊接可以实现铜/铝异种金属导线的有效连接.随着焊接能量增加,铜/铝界面原子相互扩散距离增加,但未形成中间相,接头抗拉力先升高后降低.当焊接能量较低时,接头抗拉强度取决于铜/铝导线冶金结合面积;当焊接能量超过300 J时,接头抗拉强度取决于铝侧有效承载面积;当焊接能量为300 J时,接头获得峰值拉伸载荷(409.8 N±8.9 N),拉伸时在铝侧断裂,断口为韧性断裂,接头性能较好.

关键词：超声波焊接焊接能量铜/铝导线结合性能

钛合金超声辅助等离子体氧化改性磨削基本加工特性研究

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机械工程学报 2024年第9期60卷 13-25页

作者：武韩强陈卓叶曦珉张诗博李偲偲曾江汪强吴勇波南方科技大学机械与能源工程系深圳518055 温州大学机电工程学院温州325600

鉴于钛合金的难加工特性,提出了超声辅助等离子体氧化改性磨削新方法。首先介绍了新方法的加工原理,并基于加工原理构建了实验装置;其次就不同电解质溶液对等离子体氧化层生长方向,工艺参数对等离子体氧化层厚度的影响规律开展研究;随... 详细信息

鉴于钛合金的难加工特性,提出了超声辅助等离子体氧化改性磨削新方法。首先介绍了新方法的加工原理,并基于加工原理构建了实验装置;其次就不同电解质溶液对等离子体氧化层生长方向,工艺参数对等离子体氧化层厚度的影响规律开展研究;随后表征等离子体氧化层表面主要化学成分、显微硬度,并利用单点磨削实验揭示等离子体氧化层的材料去除行为;最后对比有、无氧化层的磨削加工特性。研究表明:Na_(2)SO_(4)溶液下的氧化层主要向内生长;在工艺参数中,降低进给速度和增加超声振幅可以提升氧化层厚度;氧化层较低的硬度和疏松多裂纹结构提高了钛合金的切削加工性。相比于无氧化层的传统磨削,超声辅助等离子体氧化改性生成的氧化层可以降低磨削力,提升表面质量,减少砂轮磨粒脱落和磨屑粘附。

关键词：钛合金超声等离子体氧化氧化层性能磨削性能

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HFE-7100平行微通道流动沸腾实验

物理学报 2024年第5期73卷 178-189页

作者：解奕晨庄晓如岳思君李翔余鹏鲁春南方科技大学力学与航空航天工程系深圳518055 深圳职业技术大学机电工程学院深圳518055

微通道流动沸腾冷却技术兼具相变潜热和微尺度效应的诸多优点,是解决微电子器件热致失效问题的重要方法之一.HFE-7100是一种安全环保的电子氟化液,特别适用于微电子器件的冷却.本文在水力直径为0.5 mm的矩形平行微通道内,对HFE-7100的... 详细信息

微通道流动沸腾冷却技术兼具相变潜热和微尺度效应的诸多优点,是解决微电子器件热致失效问题的重要方法之一.HFE-7100是一种安全环保的电子氟化液,特别适用于微电子器件的冷却.本文在水力直径为0.5 mm的矩形平行微通道内,对HFE-7100的流动沸腾传热和两相流动特性进行了实验研究,测量范围为常压下质量流率88.9-277.8 kg·m^(-2)·s^(-1)、入口过冷度20.5-35.5℃和有效热流密度12-279 kW·m^(-2).本文分析了质量流率、入口过冷度、有效热流密度和干度对传热系数和压降的影响,发现在较低的入口过冷度下HFE-7100出现了沸腾迟滞现象,且增大入口过冷度和质量流率会延缓沸腾起始点的发生,且会提高传热系数和临界热流密度.两相压降受有效热流密度影响较大,且在定干度下不同质量流率的两相压降在塞状流和环状流阶段有明显差异.同时,通过观测两相流型,对流动沸腾传热现象进行了分析.本文还将两相压降实验数据与文献关联式预测值进行了对比,与Lockhart提出的关联式预测值偏差为19.6%.本文研究结果可为微电子器件散热设备的优化设计提供理论指导:以HFE-7100作为传热工质并将微通道流动沸腾冷却技术应用于微电子器件散热设备,可以提高设备的稳定性和可靠性;在不同热流密度的设备中通过控制入口过冷度和质量流率可有效地提升其散热性能;采用Lockhart提出的两相压降关联式可预测散热设备所需的泵功.

关键词：流动沸腾微通道 HFE-7100 传热电子器件

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氮化硼的介电特性及其在微波加热中的热透波性能

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工程科学与技术 2024年第2期56卷 118-128页

作者：张利尚小标白永珍李广超肖利平济宁学院机电工程学院山东曲阜273155 昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500 非常规冶金教育部重点实验室云南昆明650093 微波能工程应用及装备技术国家地方联合工程实验室云南昆明650093

耐火结构的热透波性能对微波加热的模式和效率均具有重要影响,所以明确耐火结构在微波加热过程中的动态热透波性能变化至关重要。本文以氮化硼陶瓷为研究对象,通过实验测试了其在915 MHz、2 450 MHz两种频率下的宽温域(25~1 000℃)介电... 详细信息

耐火结构的热透波性能对微波加热的模式和效率均具有重要影响,所以明确耐火结构在微波加热过程中的动态热透波性能变化至关重要。本文以氮化硼陶瓷为研究对象,通过实验测试了其在915 MHz、2 450 MHz两种频率下的宽温域(25~1 000℃)介电特性,采用传输线理论计算了氮化硼陶瓷的功率透过系数,并对其介电常数、介电损耗因子等参数的温度特性进行了分析。研究表明:25~1 000℃,两种频率下的介电常数变化幅度较小,介电常数仅变化了1.8%左右;两种频率下的介电损耗因子随温度呈波动性变化,900℃之后都呈指数增长的趋势。微波在氮化硼陶瓷中的波长和穿透深度均随温度的增加呈现下降趋势;当频率增大时,穿透深度随频率的增大而减小。氮化硼陶瓷的透波性能在两种极化模式下存在明显差异,水平极化(TM)明显高于垂直极化(TE)。当频率为915 MHz时,可以考虑材料厚度值为0.08 m左右作为优化材料厚度,同时以入射角度在θ_(i)≤67°范围内入射具有良好的透波性能(PTC≥0.7)。当频率为2 450 MHz时,可以考虑材料厚度值为0.06 m作为优化材料厚度,在TE极化模式中应优先考虑微波入射角度在θ_(i)≤58°范围内入射,在TM极化模式中建议入射角度θ_(i)≤77°入射具有较好的透波效果(PTC≥0.9)。本研究对微波加热设备内炉衬材料的选择、工艺参数的设定以及有效提高微波能的利用率具有重要的现实指导意义。

关键词：微波加热氮化硼透波性能介电常数耐火结构

开沟器铲尖表面等离子熔覆MoFeB涂层制备及其磨损性能

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农业工程学报 2024年

作者：刘敬春田铁柱赵建国王会强郝建军河北农业大学机电工程学院

为了解决开沟器铲尖耕作过程中耐磨性差、易失效的问题，利用等离子熔覆技术在开沟器铲尖表面制备Mo2FeB2金属陶瓷涂层，并对其微观组织结构、物相组成、显微硬度以及耐磨性能进行研究。通过正交试验得到熔覆层制备的最优工艺参数组合... 详细信息

为了解决开沟器铲尖耕作过程中耐磨性差、易失效的问题，利用等离子熔覆技术在开沟器铲尖表面制备Mo2FeB2金属陶瓷涂层，并对其微观组织结构、物相组成、显微硬度以及耐磨性能进行研究。通过正交试验得到熔覆层制备的最优工艺参数组合为：熔覆电流80 A，熔覆距离10 mm，熔覆速度20 cm/min，并以此来制备耐磨熔覆层。结果表明，熔覆层与基体呈现良好冶金结合，其组织主要由方形、蝶状、十字镖形、树形以及不规则长条状的硬质相、网状共晶组织和铁基粘结相组成，其主要物相组成为Mo2FeB2、M3B2(M:Mo, Fe, Cr)、(Cr, Fe)7C3、MoB、CrB、Fe2B以及FeCr固溶体。熔覆层的平均显微硬度为9618 MPa，为开沟器铲尖基体的2.79倍。相同工况下的磨损试验表明熔覆层的平均磨损量(19.20 mg)和平均摩擦系数(0.294)与基体相比分别降低了52.9%和42.4%；不同载荷下的磨损试验表明，随着载荷的增加，熔覆层与基体的摩擦系数呈现逐渐减小的趋势，但熔覆层的整体摩擦系数均低于基体，且其磨损形貌较基体轻微。土槽试验结果表明，熔覆层开沟器铲尖的平均磨损量(4.60 g)比常规开沟器铲尖(15.54 g)降低了70.4%；田间试验结果表明，在实际土壤环境中，开沟器铲尖熔覆层的平均磨损量(34.34 g)仅为常规开沟器铲尖(79.06 g)的43.4%，通过对比磨损形貌发现，熔覆层的存在可以有效抵御土壤磨损，使开沟器铲尖在经过长时间的磨损后能最大程度的保持原貌，从而使其表现出优异的耐磨性能。该研究结果可为提高农机触土部件的耐磨性提供理论参考和可行技术方案。

关键词：农业机械显微结构硬度开沟器铲尖等离子熔覆 Mo FeB 磨损

泡沫FeSiB/316L复合材料制备及压缩吸能特性

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材料科学与工艺 2024年

作者：余金桂韩春柳章桥新武汉理工大学机电工程学院

为了制备高强度、轻质泡沫钢材料，提高其在吸能方面的性能。本文以FeSiB为第二相增强相，以316L不锈钢粉与不同质量分数(0%、5%、10%、15%)FeSiB粉末的混合粉末作为原料、无水CaCl2颗粒为造孔剂，采用粉末冶金烧结-溶解法制备泡沫FeSiB... 详细信息

为了制备高强度、轻质泡沫钢材料，提高其在吸能方面的性能。本文以FeSiB为第二相增强相，以316L不锈钢粉与不同质量分数(0%、5%、10%、15%)FeSiB粉末的混合粉末作为原料、无水CaCl2颗粒为造孔剂，采用粉末冶金烧结-溶解法制备泡沫FeSiB/316L复合材料。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对试样进行微观组织结构分析，并对试样进行轴向准静态压缩测试，分析讨论了不同质量分数的FeSiB对泡沫钢压缩变形行为和吸能特性的影响。研究表明:泡沫FeSiB/316L复合材料孔结构多为不规则形状且分布均匀；当FeSiB添加量在0～15wt.%时，随着FeSiB含量的增加，泡沫FeSiB/316L复合材料的压缩强度从42.61 MPa开始逐步提高，最高达到100.26 MPa；阐明了材料力学性能的增强机理，主要归因于晶粒细化和第二相析出强化的叠加效应，且第二相析出强化起决定性作用；随着FeSiB含量的增加，泡沫FeSiB/316L复合材料的能量吸收值逐步增大，当应变量为40%时，孔隙率为63.32%的15wt.%泡沫FeSiB/316L复合材料，其单位体积的能量吸收值约为泡沫铝的7～8倍，这表明其具有更加优良的吸能特性；随着FeSiB含量的增加，泡沫FeSiB/316L复合材料的理想吸能效率逐步提高，最高可达0.77，表明泡沫FeSiB/316L复合材料相较于纯316L泡沫钢更接近于理想的吸能材料。

关键词：泡沫FeSiB/316L复合材料粉末冶金造孔剂压缩强度吸能

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空心管型泡沫铝吸声性能的数值模拟分析

中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1302-1311页

作者：乔江鱼梁李斯弥晗崔忠宜李一陈进张立兴穆永亮史建超西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 苏州江南航天机电工业有限公司江苏苏州215101

为了提高多孔泡沫铝材料的吸声性能,将泡沫铝加工成空心管型结构。首先,利用声学阻抗管测试系统获取吸声系数;其次,基于JCA声学模型,采用COMSOL软件对空心管型泡沫铝进行仿真模拟以获取吸声系数,将吸声系数仿真结果与试验结果进行对比,... 详细信息

为了提高多孔泡沫铝材料的吸声性能,将泡沫铝加工成空心管型结构。首先,利用声学阻抗管测试系统获取吸声系数;其次,基于JCA声学模型,采用COMSOL软件对空心管型泡沫铝进行仿真模拟以获取吸声系数,将吸声系数仿真结果与试验结果进行对比,验证仿真模型的可靠性;最后,通过声压云图和能量耗散云图对空心管型泡沫铝内部声场进行分析,并进一步通过数值模拟探究空心管参数对吸声性能的影响规律。研究结果表明:该空心管型结构属于共振式吸声结构;当声波的频率和结构中固有频率相同时,声波激励结构振动的振幅最大,导致大量的声能被消耗,从而起到吸声的作用;对于空心管型泡沫铝结构,可以通过增大空心管的半径、增加空心管的数量来提高吸声系数;在1000~6300 Hz的频率范围内,背后添加空腔的空心管型泡沫铝结构的平均吸声系数相较于背后添加空腔的均质型泡沫铝结构的平均吸声系数提高了26%。

关键词：空心管泡沫铝吸声系数数值模拟 COMSOL

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等距螺旋锥齿轮的精确建模与金属粉末注射成型工艺试制

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粉末冶金技术 2024年第2期42卷 207-214页

作者：刘赣华唐乃夫汪啟江西理工大学机电工程学院赣州341000

等距螺旋锥齿轮作为一种新型锥齿轮,其螺旋齿面具有法向等距的特点,适用于金属粉末注射成型工艺批量化生产。根据坐标变换理论推导出球面渐开线和等距圆锥螺旋线的参数方程,再基于齿面形成原理建立齿面数学模型;在MATLAB中对齿面数学模... 详细信息

等距螺旋锥齿轮作为一种新型锥齿轮,其螺旋齿面具有法向等距的特点,适用于金属粉末注射成型工艺批量化生产。根据坐标变换理论推导出球面渐开线和等距圆锥螺旋线的参数方程,再基于齿面形成原理建立齿面数学模型;在MATLAB中对齿面数学模型编程计算出齿面离散点坐标,并通过UG逆向工程完成等距螺旋锥齿轮的精确建模;利用ANSYS仿真分析等距螺旋锥齿轮的啮合接触,得出齿轮的传动性能;最后通过金属粉末注射成型工艺完成等距螺旋锥齿轮的试制。研究结果表明,齿面数学模型结合离散点逆向建模可确保模型的精度,金属粉末注射成型工艺可用于等距螺旋锥齿轮的批量化生产。

关键词：等距螺旋锥齿轮齿面数学模型三维建模啮合分析金属粉末注射成型

阴极电流密度对6061铝合金在含Na_(2)WO_(4)电解液中微弧氧化膜结构和耐磨性能的影响

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表面技术 2024年第1期53卷 87-95页

作者：邵明增武宏杨洪波杨蕾王强西安建筑科技大学冶金工程学院西安710055 西安建筑科技大学机电工程学院西安710055 陕西省耐磨材料工程技术研究中心西安710055

目的研究恒流模式下阴极电流密度对6061铝合金在含Na2WO4的电解液中制备的微弧氧化膜厚度、形貌、相组成及耐磨性能的影响。方法固定阳极电流密度为5.0 A/dm^(2),阴极电流密度分别为0、1.25、2.5、3.75、5.0 A/dm2,对6061铝合金进行... 详细信息

目的研究恒流模式下阴极电流密度对6061铝合金在含Na2WO4的电解液中制备的微弧氧化膜厚度、形貌、相组成及耐磨性能的影响。方法固定阳极电流密度为5.0 A/dm^(2),阴极电流密度分别为0、1.25、2.5、3.75、5.0 A/dm2,对6061铝合金进行微弧氧化40 min。用涡流测厚仪测量了氧化膜的厚度,用扫描电镜观察了微弧氧化膜的表面形貌和截面形貌,用能谱分析仪分析了氧化膜的表面成分,用X射线衍射分析仪分析了微弧氧化膜的相组成,用往复式摩擦磨损试验机测试了氧化膜的耐磨性能。结果随着阴极电流密度的增加,氧化膜内的W含量逐渐减少,氧化膜颜色逐渐变浅,氧化膜厚度逐渐增加。微弧氧化膜的主要组成相为α-Al2O3和γ-Al2O3。当阴极电流密度从0 A/dm2增加到3.75 A/dm2时,氧化膜内孔洞的数量和尺寸逐渐减少,孔洞到氧化膜/基体界面的距离逐渐增加,氧化膜的耐磨性能逐渐提升。当阴极电流密度为3.75 A/dm2时,氧化膜的磨损率最低,仅为1.07×10-4mm3/(N·m)。但阴极电流密度增加到5.0 A/dm2时,氧化膜表层出现孔洞和剥落,耐磨性能下降。结论阴极电流的加入有助于增加6061铝合金微弧氧化膜的厚度,提高氧化膜的致密性和耐磨性能,但过高的阴极电流会导致氧化膜表层出现孔洞,降低耐磨性能。

关键词：铝合金微弧氧化阴极电流钨酸钠耐磨性能

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