激光选区熔化铜纳米颗粒制造表面功能结构技术研究
发布时间：2021-03-20 19:02
随着表面工程技术、新型材料及先进制造技术的快速发展,近几十年来发展起来的表面功能结构制造已成为新兴学科交叉研究的重要领域。表面功能结构制造最重要的发展趋势是按功能需求主动设计结构表面,并根据结构形状进行快速制造。结合数字化设计、先进材料与制造工艺方法的增材制造技术具有高灵活性、小批量低成本、原理简单等优点,已成为先进制造领域的重要研究热点。纳米尺度材料与加工技术相结合,通过特定加工技术、组装方法进行表面微/纳结构制备,可使表面性能进一步得到强化、改性及赋予新效应与新功能,表现出了有别于单一宏观表面功能结构的特殊效应。本文提出了一种空气环境下的激光选区熔化铜纳米颗粒增材制造成形表面功能结构的方法,并根据功能要求主动设计表面结构,利用逐层叠加原理实现“自下而上（Bottom-to-Up）”的表面功能结构一体化制造,为柔性化、高效、高稳定、多尺度及复合表面功能结构制造提供重要技术手段。激光选区熔化（SLM）铜纳米颗粒制造表面功能结构技术研究是利用激光逐层选择性局部扫描单层图形作业区域,在醇类有机溶液和有机聚合物共同作用下,实现空气环境下金属铜材料的增材制造成形。根据醇类和金属氧化物之间的反应...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 论文的研究背景和意义
1.2 功能性表面制造技术研究现状
1.2.1 疏水表面功能结构制造技术研究现状
1.2.2 减摩微织构制造技术研究现状
1.3 微结构激光增材制造技术研究现状
1.3.1 非金属材料微结构制造技术研究现状
1.3.2 金属材料微结构制造技术研究现状
1.4 研究现状分析
1.5 本文的主要研究内容
第2章 基于铜纳米颗粒分散与氧化还原的SLM成形方法研究
2.1 引言
2.2 铜纳米颗粒热特性及与醇类溶液和PVP反应原理
2.2.1 铜纳米颗粒热特性分析
2.2.2 醇类溶液与铜纳米颗粒化学反应分析
2.2.3 PVP与铜纳米颗粒化学反应分析
2.3 醇溶液对反应的影响分析
2.3.1 醇溶液对铜纳米分散液光吸收的影响
2.3.2 DSC/TG分析
2.4 PVP分散剂对反应的影响分析
2.4.1 DSC分析
2.4.2 PVP分散剂配制分散液的激光熔化试验研究
2.4.3 激光熔化铜纳米分散液的反应产物分析
2.5 本章小结
第3章 SLM铜纳米颗粒的熔化融合及成形轮廓仿真研究
3.1 引言
3.2 SLM铜纳米颗粒热-流-固耦合模型
3.2.1 热作用模型的建立
3.2.2 熔池流动模型的建立
3.2.3 固-液界面追踪理论模型的建立
3.2.4 液-增界面追踪理论模型的建立
3.3 颗粒形态熔融过程分析
3.3.1 双铜纳米颗粒熔融过程分析
3.3.2 多铜纳米颗粒熔融过程分析
3.4 光在铜纳米分散系中的分布研究
3.4.1 单纳米颗粒激光散射分析
3.4.2 激光在铜纳米分散系中分布的仿真研究
3.4.3 激光在分散液中分布试验分析
3.5 SLM铜纳米颗粒相变连续模型建立及仿真分析
3.5.1 SLM铜纳米颗粒相变连续模型的建立
3.5.2 SLM铜纳米颗粒的连续控制模型
3.5.3 激光与分散液相互作用过程仿真分析
3.5.4 SLM铜纳米颗粒成形轮廓仿真分析
3.6 本章小结
第4章 SLM铜纳米颗粒增材制造成形试验装置研制及工艺技术研究
4.1 引言
4.2 SLM铜纳米颗粒增材制造成形试验装置研制
4.2.1 激光光路设计
4.2.2 软件及控制系统设计
4.2.3 溶液涂铺模型的建立与仿真
4.3 SLM铜纳米颗粒单道扫描技术研究
4.3.1 铜纳米颗粒分散液成分与比例
4.3.2 单道扫描激光工艺参数试验研究
4.3.3 单道扫描轨迹球化现象研究
4.4 平面填充扫描激光工艺参数试验研究
4.4.1 单层平面填充扫描激光工艺参数试验研究
4.4.2 双层填充扫描激光工艺参数试验研究
4.5 本章小结
第5章 SLM铜纳米颗粒制造表面功能结构及其性能研究
5.1 引言
5.2 网格疏水/超疏水结构的制造与表面形貌分析
5.2.1 网格疏水/超疏水结构的制备
5.2.2 网格结构表面微观形貌及尺寸
5.2.3 网格结构表面成分
5.3 网格结构的疏水/超疏水性能研究
5.3.1 表面修饰时间对疏水性影响
5.3.2 网格尺寸与静态接触角关系分析
5.3.3 动态疏水性能及机械性能测试
5.4 表面减摩微织构的制备与摩擦性能分析
5.4.1 表面减摩微织构设计
5.4.2 表面减摩微织构的制备与动压润滑摩擦试验研究
5.5 本章小结
结论
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果
参考文献
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属增材制造技术的研究现状[J]. 刘勇,任香会,常云龙,高世一,董春林. 热加工工艺. 2018(19)
[2]超亲水/水下超疏油膜的制备及油水分离性能[J]. 曹思静,潘子鹤,杜志平,程芳琴. 化工进展. 2018(10)
[3]瑞利背向散射系数测定[J]. 李楚元. 物理测试. 2018(04)
[4]微纳复合沟槽形铝合金表面的结冰性能[J]. 弯艳玲,奚传文,董宾,于化东. 中国表面工程. 2018(04)
[5]三角沟槽形织构化硬质合金工作表面动压润滑及减摩特性[J]. 鹿重阳,杨学锋,王守仁,王砚军,吴元博,陈海龙. 摩擦学学报. 2018(05)
[6]飞秒激光制备铜微纳结构表面的润湿及抗结冰特性研究[J]. 薛磊,于竞尧,马学胜,刘子源,陶海岩,林景全. 航空制造技术. 2018(12)
[7]激光仿生微织构对改善滑动导轨摩擦特性的研究[J]. 韩洪松,吴树谦,吴国庆,符永宏,朱维南,宋晨光,张旭东. 应用激光. 2018(03)
[8]印刷电解法制备具有可控微纳结构的防结霜铜金属功能表面[J]. 颜兴艳,陈广学. 表面技术. 2018(03)
[9]Plant Surfaces:Structures and Functions for Biomimetic Innovations[J]. Wilhelm Barthlott,Matthias Mail,Bharat Bhushan,Kerstin Koch. Nano-Micro Letters. 2017(02)
[10]基于软印刷技术的竹材表面仿制荷叶超疏水结构[J]. 王发鹏,李松. 科技导报. 2016(19)
博士论文
[1]仿生超疏水金属表面的制备与性能研究[D]. 孟可可.吉林大学 2014
本文编号：3091506
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 论文的研究背景和意义
1.2 功能性表面制造技术研究现状
1.2.1 疏水表面功能结构制造技术研究现状
1.2.2 减摩微织构制造技术研究现状
1.3 微结构激光增材制造技术研究现状
1.3.1 非金属材料微结构制造技术研究现状
1.3.2 金属材料微结构制造技术研究现状
1.4 研究现状分析
1.5 本文的主要研究内容
第2章 基于铜纳米颗粒分散与氧化还原的SLM成形方法研究
2.1 引言
2.2 铜纳米颗粒热特性及与醇类溶液和PVP反应原理
2.2.1 铜纳米颗粒热特性分析
2.2.2 醇类溶液与铜纳米颗粒化学反应分析
2.2.3 PVP与铜纳米颗粒化学反应分析
2.3 醇溶液对反应的影响分析
2.3.1 醇溶液对铜纳米分散液光吸收的影响
2.3.2 DSC/TG分析
2.4 PVP分散剂对反应的影响分析
2.4.1 DSC分析
2.4.2 PVP分散剂配制分散液的激光熔化试验研究
2.4.3 激光熔化铜纳米分散液的反应产物分析
2.5 本章小结
第3章 SLM铜纳米颗粒的熔化融合及成形轮廓仿真研究
3.1 引言
3.2 SLM铜纳米颗粒热-流-固耦合模型
3.2.1 热作用模型的建立
3.2.2 熔池流动模型的建立
3.2.3 固-液界面追踪理论模型的建立
3.2.4 液-增界面追踪理论模型的建立
3.3 颗粒形态熔融过程分析
3.3.1 双铜纳米颗粒熔融过程分析
3.3.2 多铜纳米颗粒熔融过程分析
3.4 光在铜纳米分散系中的分布研究
3.4.1 单纳米颗粒激光散射分析
3.4.2 激光在铜纳米分散系中分布的仿真研究
3.4.3 激光在分散液中分布试验分析
3.5 SLM铜纳米颗粒相变连续模型建立及仿真分析
3.5.1 SLM铜纳米颗粒相变连续模型的建立
3.5.2 SLM铜纳米颗粒的连续控制模型
3.5.3 激光与分散液相互作用过程仿真分析
3.5.4 SLM铜纳米颗粒成形轮廓仿真分析
3.6 本章小结
第4章 SLM铜纳米颗粒增材制造成形试验装置研制及工艺技术研究
4.1 引言
4.2 SLM铜纳米颗粒增材制造成形试验装置研制
4.2.1 激光光路设计
4.2.2 软件及控制系统设计
4.2.3 溶液涂铺模型的建立与仿真
4.3 SLM铜纳米颗粒单道扫描技术研究
4.3.1 铜纳米颗粒分散液成分与比例
4.3.2 单道扫描激光工艺参数试验研究
4.3.3 单道扫描轨迹球化现象研究
4.4 平面填充扫描激光工艺参数试验研究
4.4.1 单层平面填充扫描激光工艺参数试验研究
4.4.2 双层填充扫描激光工艺参数试验研究
4.5 本章小结
第5章 SLM铜纳米颗粒制造表面功能结构及其性能研究
5.1 引言
5.2 网格疏水/超疏水结构的制造与表面形貌分析
5.2.1 网格疏水/超疏水结构的制备
5.2.2 网格结构表面微观形貌及尺寸
5.2.3 网格结构表面成分
5.3 网格结构的疏水/超疏水性能研究
5.3.1 表面修饰时间对疏水性影响
5.3.2 网格尺寸与静态接触角关系分析
5.3.3 动态疏水性能及机械性能测试
5.4 表面减摩微织构的制备与摩擦性能分析
5.4.1 表面减摩微织构设计
5.4.2 表面减摩微织构的制备与动压润滑摩擦试验研究
5.5 本章小结
结论
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果
参考文献
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属增材制造技术的研究现状[J]. 刘勇,任香会,常云龙,高世一,董春林. 热加工工艺. 2018(19)
[2]超亲水/水下超疏油膜的制备及油水分离性能[J]. 曹思静,潘子鹤,杜志平,程芳琴. 化工进展. 2018(10)
[3]瑞利背向散射系数测定[J]. 李楚元. 物理测试. 2018(04)
[4]微纳复合沟槽形铝合金表面的结冰性能[J]. 弯艳玲,奚传文,董宾,于化东. 中国表面工程. 2018(04)
[5]三角沟槽形织构化硬质合金工作表面动压润滑及减摩特性[J]. 鹿重阳,杨学锋,王守仁,王砚军,吴元博,陈海龙. 摩擦学学报. 2018(05)
[6]飞秒激光制备铜微纳结构表面的润湿及抗结冰特性研究[J]. 薛磊,于竞尧,马学胜,刘子源,陶海岩,林景全. 航空制造技术. 2018(12)
[7]激光仿生微织构对改善滑动导轨摩擦特性的研究[J]. 韩洪松,吴树谦,吴国庆,符永宏,朱维南,宋晨光,张旭东. 应用激光. 2018(03)
[8]印刷电解法制备具有可控微纳结构的防结霜铜金属功能表面[J]. 颜兴艳,陈广学. 表面技术. 2018(03)
[9]Plant Surfaces:Structures and Functions for Biomimetic Innovations[J]. Wilhelm Barthlott,Matthias Mail,Bharat Bhushan,Kerstin Koch. Nano-Micro Letters. 2017(02)
[10]基于软印刷技术的竹材表面仿制荷叶超疏水结构[J]. 王发鹏,李松. 科技导报. 2016(19)
博士论文
[1]仿生超疏水金属表面的制备与性能研究[D]. 孟可可.吉林大学 2014
本文编号：3091506
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3091506.html
