喷砂—脉冲沉积复合构建仿生耦合结构及界面效应研究

发布时间：2020-07-08 04:06

【摘要】：基于自然界生物表面的微观结构研究发现,生物表面展现各种优异特性都和其表面微观结构特征有着千丝万缕的关联,包括荷叶乳突复合结构展现自清洁性、水黾腿表面刚毛层级结构展现疏水不沾特性、鲨鱼皮表面粗糙的V形皱褶结构的减阻特性等。在此背景下,本文根据仿生学对莲叶、芋叶等具有良好疏水特性的表面结构研究发现,微尺度的粗糙结构是影响材料表面润湿性能的重要因素。以相关研究理论为基础,采用试验方法,利用喷砂工艺和喷砂—电刷镀耦合工艺在304不锈钢表面制备仿生结构,并分别对两种工艺方法作用下的界面效应进行研究。以单纯的喷砂工艺和喷砂—电刷镀耦合工艺作用于S30408不锈钢样品表面,构造不规则粗糙结构和多尺度仿生耦合乳突结构,研究各类结构对不锈钢表面润湿效应影响,使材料表面由亲水性能向疏水性能转变,并分析润湿性变化机理。借助试验方法,研究在不同喷砂工艺参数下,304不锈钢表面由亲水性向疏水性转变的最佳条件。对制备样品表面的形貌、动静态润湿性、硬度、粗糙度、表面成分及耐腐蚀性能进行对比研究,有效改善304不锈钢表面的疏水性、硬度、粗糙度和耐盐酸腐蚀性。本文试验方法和数据为金属表面微机械加工及表面改性相关研究提供了参考。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4
【图文】：

不锈钢,耐腐,加工性能,韧性

第一章绪论源及意义料是人类文明发展不可或缺的重要因素，人类社会的进步同金现如今，种类繁多的金属材料遍布工业、军事、生物、医学、类的衣、食、住、行等日常生活当中。作为金属材料的一种（如图 1.1），是指在大气和一般介质中具,它凭借着表面光泽、造型美观、耐腐蚀、强度高、可焊接、易用于石油、化工、原子能、宇航、海洋开发、国防工业、尖端生活中，主要用来制造在各种腐蚀介质中工作并具有较高腐蚀如化工装置中的各种管道、阀门和泵，热裂解设备零件，医疗量具等等[1]。从 20 世纪初，人们就开始研究不锈钢的特殊性能的维护结构，甚至是屋顶，都会应用不锈钢材料[2]。

可循环提供能量源，并且安装各项高端侦查及侦测设备，可对目标进行停留侦测，适用于行军侦查。（图1.2 b）[25]。图 1.2 仿生蝙蝠机械体Fig 1.2 The mechanical device of the bionic bats还有学者基于爬行动物的结构机理，模仿研制具有相似功能的机械体。由美国凯斯西储大学研发制造的昆虫机器人（图 1.3 a），是模仿蟋蟀的各项结构和运动机理研制成功的，它能够在一定的范围内行走、甚至跳跃，并且能够适应各种复杂地形进行爬行、转弯和躲避障碍物等等[26]。由美国国防高级研究计划局(DARPA)资助，加拿大麦吉尔大学、密执安大学、加州大学伯克利分校、卡内基梅隆大学等机构共同研制了“RHex”系列爬行机器人（图 1.3 b），该类型机器人拥有六条半弧形的，具有一定弹性的机械腿，可以轻松实现快速奔跑、灵活跳跃、腾空翻转等运动技能[27]。2008 年，美国波士顿动力有限公司研制出了“Big Dog”仿生爬行机械体（图 1.3 c），该机械体模仿大狗的身体结构和运动机能，是仿生爬行类机械研究成果的代表。它具有良好的平衡性、感知能力和适应能力，不仅可以在环境条件下行走自如，而且可以上下楼梯，跳跃避开障碍物

爬行机器人,蟋蟀,仿生结构

图 1.3 仿生爬行机器人Fig 1.3 The robot of the bionic crawl（a）仿蟋蟀爬行机器人（b）“RHex”系列爬行机器人（c）仿大狗爬行机器人（d）仿猎豹爬行机器人能的仿生结构也取得了很大的成就。哈尔滨工业大学的科研机构，从 1985 年开始，先后成功研制了 HIT—人，可以达到 12 个自由度，ki幅 24cm[30]。2011 年， 5”仿人体结构机器人（图 1.4），该仿生结构体具有

【参考文献】