镁合金表面掩膜脉冲电解加工阵列微坑试验研究
发布时间：2021-01-04 17:46
与普通超疏水表面相比,具有特殊结构的超疏水表面可有效减少固液接触时间,进而提升其在防结冰领域的应用潜力。目前具有该特性的这类结构主要为柱状或锥状阵列,其单个结构尺寸≤500μm、高径比较大,且在制备过程中存在效率低、成本高等问题。课题组前期通过仿真模拟发现,具有半球阵列结构的超疏水表面同样可减少液滴碰撞过程中的固液接触时间。由于模具复制工艺具有高效率、低成本、适于大面积制备等优势,故如何构建阵列微坑结构就成为研究的难点。本文以镁合金为基体,采用COMSOL仿真模拟与试验相结合的方式研究阵列微坑的掩膜脉冲电解加工工艺,实现对镁合金基阵列微坑结构参数的调控,并研究液滴落在利用该阵列微坑模具复制所得超疏水表面上的碰撞情况,对固液接触时间减小的效果进行验证。论文的主要研究工作和结果如下:（1）采用COMSOL建立掩膜脉冲电解加工过程的多物理场有限元模型,对实际加工条件进行合理简化,得到用于仿真分析的边界条件;首先分析了加工过程中结构变化与场强分布的相互影响规律,揭示了微坑形貌随电流密度和加工时间的变化规律;然后通过分析加工间隙中电场分布情况,推导出阳极表面电流密度的分布情况,并由此解释了微坑形...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 微坑阵列结构的制备
1.2.1 微细机械加工
1.2.2 微细电火花加工
1.2.3 激光微细加工
1.2.4 超声微细加工
1.2.5 微细电化学加工
1.3 掩膜脉冲电解加工技术
1.4 本文研究思路与内容
2 掩膜脉冲电解加工基本理论
2.1 掩膜脉冲电解加工基本原理
2.1.1 法拉第定律
2.1.2 电极电位形成原理
2.1.3 阳极极化曲线
2.2 脉冲电解加工影响因素
2.2.1 电解液组成
2.2.2 电流密度的影响规律
2.2.3 加工电压的影响规律
2.2.4 电源占空比的影响规律
2.3 本章小结
3 掩膜电解加工圆形微坑结构仿真分析
3.1 COMSOL Multiphysics仿真分析原理
3.1.1 掩膜电解加工实际问题简化
3.1.2 掩膜电解加工数学模型建立
3.2 掩膜电解加工仿真分析
3.2.1 电解加工仿真模型建立
3.2.2 掩膜电解加工仿真试验结果分析
3.3 本章小结
4 掩膜脉冲电解加工试验
4.1 掩膜脉冲电解加工试验流程
4.2 试验准备
4.2.1 阳极加工金属基材选择
4.2.2 掩膜材料选择
4.2.3 电解液选择
4.2.4 电解泵选择
4.2.5 脉冲电源选择
4.2.6 夹具设计
4.2.7 试验系统整体方案设计
4.3 掩膜脉冲电解加工试验
4.3.1 掩膜制备
4.3.2 圆形微坑阵列结构尺寸测量及均匀性评价标准
4.3.3 电流密度对于圆形微坑形貌的影响
4.3.4 加工时间对于圆形微坑形貌的影响
4.3.5 电源频率对于圆形微坑形貌的影响
4.3.6 电源占空比对于圆形微坑形貌的影响
4.3.7 掩膜脉冲电解参数组合加工的圆形微坑阵列
4.4 液滴弹跳验证性试验
4.4.1 微坑阵列制备复制
4.4.2 液滴弹跳试验
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]超润湿材料及其应用[J]. 梁涵玉. 当代化工研究. 2019(03)
[2]微坑阵列掩膜电解加工试验研究微坑阵列掩膜电解加工试验研究[J]. 王阳,傅秀清,王清清,张震. 机械科学与技术. 2018(06)
[3]自清洁材料的现状与发展[J]. 刘啸成,戴礼兴. 中国石油和化工标准与质量. 2017(17)
[4]冻雨的危害[J]. 霍寿喜. 生命与灾害. 2017(01)
[5]基于电场的双层模板电解加工微坑过程模拟[J]. 钱双庆,季峰. 电加工与模具. 2014(06)
[6]激光微加工凹坑表面的表征及摩擦特性研究[J]. 李兵,胡兆稳,王静,王伟,刘小君. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2011(12)
[7]绝缘子的超疏水涂层覆冰特性试验研究[J]. 杨洋,李剑,胡建林,赵玉顺,蒋兴良,孙才新. 高电压技术. 2010(03)
[8]电解转印法加工凹坑阵列结构试验研究[J]. 杜海涛,曲宁松,李寒松,钱双庆. 机械工程学报. 2010(03)
[9]特种加工微小孔技术及其发展现状[J]. 高霁,曹国强. 机械设计与制造. 2005(07)
博士论文
[1]基于激光冲击效应的微坑加工方法及其摩擦学性能研究[D]. 李康妹.上海交通大学 2015
[2]微小孔及阵列孔微细电火花加工的若干基础问题研究[D]. 解宝成.哈尔滨工业大学 2013
[3]群小孔电解加工的关键技术研究[D]. 王维.南京航空航天大学 2010
硕士论文
[1]掩膜电解加工制备铝基可控超疏水圆柱阵列[D]. 程玮.大连理工大学 2018
[2]聚酰亚胺表面织构超声加工技术研究[D]. 张涛.南京航空航天大学 2017
[3]基于单一组份NaNO3电解液的Ti-6Al-4V薄板群孔电解加工研究[D]. 高传平.南京航空航天大学 2016
[4]电解加工过程的多场耦合仿真研究[D]. 何长运.广东工业大学 2015
[5]基于掩膜刻蚀的微小结构阵列加工方法研究[D]. 王艳萍.大连理工大学 2015
[6]叶片高频窄脉冲电解加工过程多场耦合仿真[D]. 江伟.合肥工业大学 2015
[7]高频微秒级脉冲精密电化学加工中的多场耦合数值模拟[D]. 秦艳芳.合肥工业大学 2014
[8]电液束加工微小结构试验研究[D]. 于文涛.大连理工大学 2013
[9]镍基铸造高温合金K424电解磨削复合加工试验研究[D]. 沈峥嵘.南京航空航天大学 2012
[10]基于盐溶液的微小孔电液束加工技术研究[D]. 贾继欣.南京航空航天大学 2011
本文编号：2957162
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 微坑阵列结构的制备
1.2.1 微细机械加工
1.2.2 微细电火花加工
1.2.3 激光微细加工
1.2.4 超声微细加工
1.2.5 微细电化学加工
1.3 掩膜脉冲电解加工技术
1.4 本文研究思路与内容
2 掩膜脉冲电解加工基本理论
2.1 掩膜脉冲电解加工基本原理
2.1.1 法拉第定律
2.1.2 电极电位形成原理
2.1.3 阳极极化曲线
2.2 脉冲电解加工影响因素
2.2.1 电解液组成
2.2.2 电流密度的影响规律
2.2.3 加工电压的影响规律
2.2.4 电源占空比的影响规律
2.3 本章小结
3 掩膜电解加工圆形微坑结构仿真分析
3.1 COMSOL Multiphysics仿真分析原理
3.1.1 掩膜电解加工实际问题简化
3.1.2 掩膜电解加工数学模型建立
3.2 掩膜电解加工仿真分析
3.2.1 电解加工仿真模型建立
3.2.2 掩膜电解加工仿真试验结果分析
3.3 本章小结
4 掩膜脉冲电解加工试验
4.1 掩膜脉冲电解加工试验流程
4.2 试验准备
4.2.1 阳极加工金属基材选择
4.2.2 掩膜材料选择
4.2.3 电解液选择
4.2.4 电解泵选择
4.2.5 脉冲电源选择
4.2.6 夹具设计
4.2.7 试验系统整体方案设计
4.3 掩膜脉冲电解加工试验
4.3.1 掩膜制备
4.3.2 圆形微坑阵列结构尺寸测量及均匀性评价标准
4.3.3 电流密度对于圆形微坑形貌的影响
4.3.4 加工时间对于圆形微坑形貌的影响
4.3.5 电源频率对于圆形微坑形貌的影响
4.3.6 电源占空比对于圆形微坑形貌的影响
4.3.7 掩膜脉冲电解参数组合加工的圆形微坑阵列
4.4 液滴弹跳验证性试验
4.4.1 微坑阵列制备复制
4.4.2 液滴弹跳试验
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]超润湿材料及其应用[J]. 梁涵玉. 当代化工研究. 2019(03)
[2]微坑阵列掩膜电解加工试验研究微坑阵列掩膜电解加工试验研究[J]. 王阳,傅秀清,王清清,张震. 机械科学与技术. 2018(06)
[3]自清洁材料的现状与发展[J]. 刘啸成,戴礼兴. 中国石油和化工标准与质量. 2017(17)
[4]冻雨的危害[J]. 霍寿喜. 生命与灾害. 2017(01)
[5]基于电场的双层模板电解加工微坑过程模拟[J]. 钱双庆,季峰. 电加工与模具. 2014(06)
[6]激光微加工凹坑表面的表征及摩擦特性研究[J]. 李兵,胡兆稳,王静,王伟,刘小君. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2011(12)
[7]绝缘子的超疏水涂层覆冰特性试验研究[J]. 杨洋,李剑,胡建林,赵玉顺,蒋兴良,孙才新. 高电压技术. 2010(03)
[8]电解转印法加工凹坑阵列结构试验研究[J]. 杜海涛,曲宁松,李寒松,钱双庆. 机械工程学报. 2010(03)
[9]特种加工微小孔技术及其发展现状[J]. 高霁,曹国强. 机械设计与制造. 2005(07)
博士论文
[1]基于激光冲击效应的微坑加工方法及其摩擦学性能研究[D]. 李康妹.上海交通大学 2015
[2]微小孔及阵列孔微细电火花加工的若干基础问题研究[D]. 解宝成.哈尔滨工业大学 2013
[3]群小孔电解加工的关键技术研究[D]. 王维.南京航空航天大学 2010
硕士论文
[1]掩膜电解加工制备铝基可控超疏水圆柱阵列[D]. 程玮.大连理工大学 2018
[2]聚酰亚胺表面织构超声加工技术研究[D]. 张涛.南京航空航天大学 2017
[3]基于单一组份NaNO3电解液的Ti-6Al-4V薄板群孔电解加工研究[D]. 高传平.南京航空航天大学 2016
[4]电解加工过程的多场耦合仿真研究[D]. 何长运.广东工业大学 2015
[5]基于掩膜刻蚀的微小结构阵列加工方法研究[D]. 王艳萍.大连理工大学 2015
[6]叶片高频窄脉冲电解加工过程多场耦合仿真[D]. 江伟.合肥工业大学 2015
[7]高频微秒级脉冲精密电化学加工中的多场耦合数值模拟[D]. 秦艳芳.合肥工业大学 2014
[8]电液束加工微小结构试验研究[D]. 于文涛.大连理工大学 2013
[9]镍基铸造高温合金K424电解磨削复合加工试验研究[D]. 沈峥嵘.南京航空航天大学 2012
[10]基于盐溶液的微小孔电液束加工技术研究[D]. 贾继欣.南京航空航天大学 2011
本文编号：2957162
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/2957162.html
