气膜屏蔽微细电解加工材料动态成形演变规律及实验研究
发布时间：2021-02-14 15:29
在金属表面加工出一定尺寸的非光滑形态表面微织构可大幅提高产品性能,如耐高温、耐摩擦、耐腐蚀、提高承载能力等,该类结构有望被广泛应用于农业机械、航空航天、机械工程等多个领域。气膜屏蔽微细电解加工法可用于金属表面微织构的加工,其原理为利用气膜对间隙电解液范围的约束、电解液特性的改变和电场屏蔽等作用,控制电解液使其聚焦于工具电极正对工件的区域内,使材料溶解集中于工件表面特定区域。论文针对气膜屏蔽微细电解加工材料动态成形演变规律及实验进行研究,主要工作包括:（1）基于电解加工和气膜屏蔽微细电解加工原理,从机理上揭示了气膜屏蔽微细电解加工中动态流场的流动特性,并分析气膜作用下间隙多物理场相互作用机制及其对材料去除的影响规律,建立起与气膜屏蔽微细电解加工较吻合的动态成形演变规律数学模型,同时搭建了气膜屏蔽微细电解加工实验系统,为后续的模拟仿真及加工实验提供了理论依据及实验基础。（2）采用计算机仿真软件模拟分析层流、湍流两相流工况下电化学射流加工和气膜屏蔽微细电解加工间隙内气液分布、电解液速度、加工电压、加工间隙、间隙电导率和温度等耦合参数下工件表面动态成形演变规律,并进行基础实验验证,模拟误差控制...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自然界中几种表面微织构
第 1 章 绪 论.1.2 表面微织构的工程应用微生摩擦学属于机械仿生范畴，是机械学科、材料学科、生命学科等多学科交叉渗的产物。图 1-2 (a) 为高尔夫球表面的圆形凹坑，其可以大大降低在空气中飞行所受的气动阻力，同时也提高了高尔夫球的升力。AOKI等[11]发现高尔夫球图 1-1 的飞行度不仅与自身材料有关，更与分布在其表面的不均匀非光滑凹坑密切相关。鲨鱼皮泳[12]的核心在于表面粗糙的V形褶皱表面，它高度模仿鲨鱼在水中高速游动时的表面结，这种表面可以大大降低水与人体之间的黏性摩擦力，使人的游泳速度大幅度提升如 1-2 (b)；研究表明，这种泳衣可以减少 3%的阻力。
(c) 刀具表面微织构 (d) 微型净化机器人图 1-3 微织构的应用.2 国内外研究现状.2.1 金属表面微织构加工技术研究现状鉴于金属表面微织构的重要性和应用的日益广泛，该类结构的制造技术引起了国科学界和工程界的共同关注。由于涉及材料种类、加工要求以及应用条件不同，这织构的加工任务不是由某一项技术单独完成的，而是由许多技术共同承担。目前采加工方法主要有LIGA技术[20]、微细电火花加工[21-22]、激光加工法[23-24]、电子束/离刻蚀[25]、磨料水射流加工[26]、微细铣削加工[27-28]、压印技术[29]、电解加工技术[30-31]等些方法各具所长，构成了金属微织构加工技术群，承担着丰富多样的微细制造任务一种制造技术都有其独特的优点，也有其局限性。LIGA技术是一种基于X射线光科技术的MEMS加工技术，由多道工序组成，可以三维微器件的大批量生产。LIGA技术可以加工出有较大高宽比和很高精度的微织品，且加工温度较低，使得它在微传感器、微执行器、微光学器件及其它微织构产
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面微结构设计对材料疏水及防冰性能影响研究[J]. 陈凯,王强,孙婷,游敏,夏祖西. 化工新型材料. 2017(10)
[2]基于微孔电解加工的新型阴极结构[J]. 张辉,刘为东,敖三三,解龑,刘祖明,罗震. 上海交通大学学报. 2017(08)
[3]类水稻叶多尺度表面构筑与各向疏水性[J]. 李晶,赵世才,李强,李红,张为,于化东. 科学通报. 2017(16)
[4]紫外纳米压印技术的研究进展[J]. 殷敏琪,孙洪文,王海滨. 微纳电子技术. 2017(05)
[5]采用盲孔填充技术制备金属微电极阵列[J]. 杨昕,张斌珍,南雪莉,崔建利,王万军. 科学技术与工程. 2017(02)
[6]沟槽型表面对离合器接合特性的影响研究[J]. 柴孟江. 机械传动. 2017(01)
[7]变异卵圆形凹坑非光滑表面的气动摩擦减阻研究（英文）[J]. Xiao-wen SONG,Peng-zhe LIN,Rui LIU,Pei ZHOU. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2017(01)
[8]激光微孔加工技术及应用[J]. 杨立军,孔宪俊,王扬,丁烨,张宏志,迟关心. 航空制造技术. 2016(19)
[9]中华蜜蜂花粉篮微纳结构的观察[J]. 许琰頔,梁宁佳楠,马丽滨. 陕西农业科学. 2016(04)
[10]气-液同轴射流的LES-VOF模拟[J]. 田秀山,赵辉,许建良,李伟锋,刘海峰. 燃烧科学与技术. 2012(05)
博士论文
[1]表面织构与合金化改善密封材料摩擦学性能研究[D]. 万轶.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]刻蚀法制备SiC/Al复合材料超疏水/超疏油表面试验研究[D]. 包晓慧.河南理工大学 2016
[2]软刻蚀用母模板的聚焦离子束刻蚀技术制备研究[D]. 秦美霞.西南科技大学 2015
[3]电解加工的电解液池温度分布及控制方法[D]. 常园园.西安工业大学 2013
[4]预焙铝电解槽电解温度预测模型的研究[D]. 姚明星.中南大学 2011
[5]基于LevelSet方法的自由面数值模拟研究[D]. 刘威.南京航空航天大学 2011
本文编号：3033473
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自然界中几种表面微织构
第 1 章 绪 论.1.2 表面微织构的工程应用微生摩擦学属于机械仿生范畴，是机械学科、材料学科、生命学科等多学科交叉渗的产物。图 1-2 (a) 为高尔夫球表面的圆形凹坑，其可以大大降低在空气中飞行所受的气动阻力，同时也提高了高尔夫球的升力。AOKI等[11]发现高尔夫球图 1-1 的飞行度不仅与自身材料有关，更与分布在其表面的不均匀非光滑凹坑密切相关。鲨鱼皮泳[12]的核心在于表面粗糙的V形褶皱表面，它高度模仿鲨鱼在水中高速游动时的表面结，这种表面可以大大降低水与人体之间的黏性摩擦力，使人的游泳速度大幅度提升如 1-2 (b)；研究表明，这种泳衣可以减少 3%的阻力。
(c) 刀具表面微织构 (d) 微型净化机器人图 1-3 微织构的应用.2 国内外研究现状.2.1 金属表面微织构加工技术研究现状鉴于金属表面微织构的重要性和应用的日益广泛，该类结构的制造技术引起了国科学界和工程界的共同关注。由于涉及材料种类、加工要求以及应用条件不同，这织构的加工任务不是由某一项技术单独完成的，而是由许多技术共同承担。目前采加工方法主要有LIGA技术[20]、微细电火花加工[21-22]、激光加工法[23-24]、电子束/离刻蚀[25]、磨料水射流加工[26]、微细铣削加工[27-28]、压印技术[29]、电解加工技术[30-31]等些方法各具所长，构成了金属微织构加工技术群，承担着丰富多样的微细制造任务一种制造技术都有其独特的优点，也有其局限性。LIGA技术是一种基于X射线光科技术的MEMS加工技术，由多道工序组成，可以三维微器件的大批量生产。LIGA技术可以加工出有较大高宽比和很高精度的微织品，且加工温度较低，使得它在微传感器、微执行器、微光学器件及其它微织构产
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面微结构设计对材料疏水及防冰性能影响研究[J]. 陈凯,王强,孙婷,游敏,夏祖西. 化工新型材料. 2017(10)
[2]基于微孔电解加工的新型阴极结构[J]. 张辉,刘为东,敖三三,解龑,刘祖明,罗震. 上海交通大学学报. 2017(08)
[3]类水稻叶多尺度表面构筑与各向疏水性[J]. 李晶,赵世才,李强,李红,张为,于化东. 科学通报. 2017(16)
[4]紫外纳米压印技术的研究进展[J]. 殷敏琪,孙洪文,王海滨. 微纳电子技术. 2017(05)
[5]采用盲孔填充技术制备金属微电极阵列[J]. 杨昕,张斌珍,南雪莉,崔建利,王万军. 科学技术与工程. 2017(02)
[6]沟槽型表面对离合器接合特性的影响研究[J]. 柴孟江. 机械传动. 2017(01)
[7]变异卵圆形凹坑非光滑表面的气动摩擦减阻研究（英文）[J]. Xiao-wen SONG,Peng-zhe LIN,Rui LIU,Pei ZHOU. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2017(01)
[8]激光微孔加工技术及应用[J]. 杨立军,孔宪俊,王扬,丁烨,张宏志,迟关心. 航空制造技术. 2016(19)
[9]中华蜜蜂花粉篮微纳结构的观察[J]. 许琰頔,梁宁佳楠,马丽滨. 陕西农业科学. 2016(04)
[10]气-液同轴射流的LES-VOF模拟[J]. 田秀山,赵辉,许建良,李伟锋,刘海峰. 燃烧科学与技术. 2012(05)
博士论文
[1]表面织构与合金化改善密封材料摩擦学性能研究[D]. 万轶.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]刻蚀法制备SiC/Al复合材料超疏水/超疏油表面试验研究[D]. 包晓慧.河南理工大学 2016
[2]软刻蚀用母模板的聚焦离子束刻蚀技术制备研究[D]. 秦美霞.西南科技大学 2015
[3]电解加工的电解液池温度分布及控制方法[D]. 常园园.西安工业大学 2013
[4]预焙铝电解槽电解温度预测模型的研究[D]. 姚明星.中南大学 2011
[5]基于LevelSet方法的自由面数值模拟研究[D]. 刘威.南京航空航天大学 2011
本文编号：3033473
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