激光辐照冲击效应下的局部电沉积试验研究

发布时间：2017-12-30 07:42

本文关键词：激光辐照冲击效应下的局部电沉积试验研究　出处：《江苏大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着社会的进步与发展,人们对性能突出、功能丰富的微小结构的需求日益迫切,微加工技术得到了迅猛发展。激光辐照冲击效应下的局部电沉积技术作为一种新型微细加工技术,非常适合于加工微小结构。激光局部电沉积技术利用激光辐照加工微区产生力冲击效应和热作用,改变加工微区内电极状态与液相传质环境,可以有效地提高电化学加工速度和加工质量,实现加工制造微小结构的目的。然而普通局部电沉积所制备的微小结构,其沉积内部易出现气孔、裂纹、杂散沉积较多等缺陷。本文为了克服这些缺陷,进行了激光辐照冲击效应下的局部电沉积试验研究,分析了激光强化电沉积机理,实时检测了激光辐照加工微区形成的力冲击效应,进行了激光局部电沉积试验研究。其主要研究内容如下:1.探究了激光局部电沉积的加工机理。主要分析了电化学基础理论:液相传质、电子转移、金属电结晶;探讨了激光辐照加工微区内力冲击效应、热作用的形成原因,并以此建立了力学、热学模型;分析了表现为力冲击、热作用的激光辐照冲击效应对局部电沉积的影响。根据所建立的力学、热学模型,对加工微区内的流场与基板受力发生微变形进行了数值模拟仿真,为后续优化试验参数提供了帮助。2.建立了激光辐照冲击效应下的局部电沉积试验加工系统,主要由激光辐照冲击系统、电化学沉积系统、运动控制系统、过程检测系统以及测试仪器和装置组成;利用水听器实时检测激光作用在沉积液所产生的力冲击效应,分析了力冲击效应对沉积过程的影响。3.在所建立的加工系统上进行了试验研究,针对电源参数的不同进行局部电沉积试验研究,分析脉宽对定域性的影响。依据试验所得电源参数,进行激光局部电沉积制备圆环状沉积体的试验研究;分析单脉冲能量与加工电流不同对定域性的影响。最后,分析单脉冲能量不同对所制备沉积体质量的影响,如晶粒、截面晶粒、表面形貌、显微硬度以及加工速率。通过对加工机理的分析,结合试验过程及结果可得:对比与一般局部电沉积,激光辐照下的加工微区内,电极的平衡电位正向偏移,搅拌效应明显,电化学加工速率加快,晶粒细化明显。加工电流越大,杂散沉积越多,定域性降低;单脉冲能量增加,杂散沉积越少,定域性显著提高;沉积体内部晶粒细小致密,显微硬度提高。因此,激光辐照冲击效应下的局部电沉积在微细加工制造领域有极大的应用前景与发展空间。
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【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ153

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