1 浙江大学温州研究院,温州 325036
2 浙江大学材料与工程学院,杭州 310058
3 田东昊润新材料科技有限公司,百色 531500
活性白土是一种常见的无机吸附材料,由膨润土经过酸改性获得。本文采用硫酸作为改性剂,活化改性膨润土制备高吸附活性的活性白土。通过单因素试验确定了活化温度A、活化时间B、酸用量C、液固比D的取值范围,并采用Box-Behnken 响应曲面法设计优化白土制备工艺参数,以大豆油中β-胡萝卜素的吸附率为响应值,分析4种工艺参数对吸附率的影响规律,并预测了最佳的工艺条件。结果表明,建立的吸附率响应曲面模型可靠,可用于活性白土吸附能力优化。活化时间和酸用量对吸附率的影响最大,在所选液固比范围内,液固比对吸附率影响不明显。预测的最佳吸附能力制备条件为: 活化温度92.5 ℃、活化时间5.5 h、酸用量40%(质量分数)、液固比4∶1。该条件下活性白土对β-胡萝卜素的吸附率为97.71%。
膨润土 活性白土 响应曲面法 吸附 β-胡萝卜素 工艺优化 bentonite activated bentonite response surface methodology adsorption β-carotene process optimization
1 陕西理工大学机械工程学院,陕西 汉中 723001
2 陕西省工业自动化重点实验室,陕西 汉中 723001
激光熔覆涂层质量由各个工艺参数及其交互作用共同决定,通过工艺参数优化可实现熔覆涂层调形控性。从传统优化方法和智能优化方法的角度,详细阐述熔覆涂层质量优化的国内外研究现状,归纳讨论各种优化方法的优缺点,分析了不同优化方法在提高涂层性能时所发挥的作用。最后对涂层质量优化方法的未来发展趋势进行了展望。旨在为高品质的熔覆涂层制备提供优化方法和今后激光熔覆工艺优化方法研究提供可以借鉴的研究方向。
激光技术 激光熔覆 工艺优化 涂层质量 优化方法 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1900003
红外与激光工程
2023, 52(7): 20220898
1 陕西科技大学材料科学与工程学院, 西安 710021
2 东旭集团有限公司, 北京 100036
以电子玻璃为密封材料的航天电连接器在航空航天领域中得到了广泛应用。本文以电子玻璃密封航天电连接器的气密性为优化目标, 对电连接器的封接工艺进行优化。以电连接器的漏率为响应目标函数, 运用Box-Behnken试验与响应面分析, 对封接工艺条件进行评价。建立二次多项式回归方程模型, 对回归方程进行方差分析与系统性检验, 并对封接温度、保温时间和氮气流量等工艺参数进行优化。结果表明, 最佳封接工艺条件为升温速率10 ℃/min、封接温度944 ℃、保温时间32 min、氮气流量1 408 L/h、降温速率10 ℃/min, 该条件下航天电连接器的平均漏率为4.07×10-10 Pa·m3·s-1, 与回归模型预测值相符。玻璃与金属封接的机理为玻璃与金属的化学键合与物理啮合, 以及玻璃与金属氧化物的良好润湿。
航天电连接器 响应面法 玻璃封接 气密性 工艺优化 封接机理 aerospace electrical connector response surface methodology glass sealing air tightness process optimization sealing mechanism
氧化插层是目前制备氧化石墨烯(GO)类单层/多层材料的主流方法之一, 其关键步骤为氧化剂和插层剂的选择及工艺的匹配。传统工艺主要采用Hummers法, 存在氮氧化物排放量大、环境危害大、安全性差等问题, 本文综述了近年来氧化插层制备氧化石墨烯的研究进展, 重点阐述了绿色氧化剂、插层剂的研究进展及相应工艺的改良与创新, 系统分析了不同试剂的反应机理及应用效果, 旨在寻找绿色环保、价格低廉、更适合工业化的制备方法。
氧化石墨烯 绿色制备 氧化剂 插层剂 氧化插层 工艺优化 graphene oxide green preparation oxidation agent intercalation agent oxidization intercalation process innovation
1 大亚湾核电运营管理有限责任公司, 广东 深圳 518124
2 苏州热工研究院有限公司, 江苏 苏州 215004
采用激光同轴送粉技术制备Stellite6钴基熔覆层, 通过正交试验、单层单道、单层多道和多层多道工艺试验优化激光熔覆工艺参数。利用扫描电子显微镜、光学显微镜、X射线衍射仪表征了熔覆层显微组织结构, 同时分析了微观硬度和耐摩擦磨损性能。结果表明, 以熔覆层稀释率、成形系数和显微硬度为优化目标参数, 可有效筛选激光熔覆Stellite6涂层制备工艺。所制备Stellite6涂层组织均匀, 熔合线附近为平面晶, 涂层中部区域为树枝晶, 顶部区域为等轴晶。熔覆层物相由fcc-Co、(Co,W)3C与Cr23C6等组成, 平均硬度为457 HV。熔覆层耐摩擦磨损性能优于316L不锈钢基体, 其主要磨损机制为磨粒磨损。
激光熔覆 Stellite6涂层 微观组织 工艺优化 硬度 摩擦磨损 laser cladding Stellite6 alloy coating microstructure parameter optimization microhardness friction and wear
1 河南科技学院机电学院,河南 新乡 453003
2 西安交通大学高端制造装备协同创新中心,陕西 西安 710049
3 西安增材制造国家研究院有限公司,陕西 西安 710300
针对钛合金熔丝增材制造零件表面粗糙度差、尺寸精度低的问题,提出了高质量复合热源熔丝成形工艺。以激光和焦耳热为热源,选用直径为0.3 mm的TC4钛合金细丝为沉积材料,首先通过焦耳电流预热金属丝,然后以低功率激光加热形成小尺寸熔池,随着基板的运动,金属丝被持续送入熔池并稳定沉积。通过单道沉积试验,研究了工艺参数对单道沉积层几何特征的影响规律。结果表明:当激光功率在50~200 W、送丝速度在60~360 mm/min的范围内变化时,工艺参数对沉积层几何特征的影响显著;当移动速度在30~360 mm/min的范围内增加时,沉积层宽度减小,高度稳定;当焦耳电流增大至10 A时,出现了周期性丝材熔断,恶化了沉积形貌和沉积稳定性。在稳定沉积参数组合(激光功率为125 W,送丝速度为240 mm/min,移动速度为300 mm/min,焦耳电流为8 A)的基础上,以25 W的降序功率梯度进行过渡,优化了坍塌、变形等缺陷,获得了高质量的钛合金薄壁件,其表面粗糙度(Ra)为1.776 μm,平均壁厚为0.648 mm,平均壁厚偏差为0.004 mm,优于主流的送丝增材制造工艺,且沉积态试样在移动方向和沉积方向的拉伸强度分别为(918.91±9.54)MPa和(926.516±22.52)MPa。
激光技术 复合热源 增材制造 钛合金 高质量沉积 工艺优化
1 暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院,广东 广州 510630
2 华南师范大学信息光电子科技学院,广东 广州 510006
为获得结构致密的CuCrZr合金部件,通过响应曲面和方差分析相结合的方法,探究选区激光熔化主要成形工艺参数(激光功率、扫描速度、扫描间距和铺粉层厚)对合金化CuCrZr粉末成形致密度的影响规律,并对其显微组织、物相和力学性能展开分析。结果显示:激光功率是最主要的影响因素,增大激光功率可显著提高成形致密度;在铺粉层厚0.02 mm,激光功率170 W,扫描速度300 mm/s,扫描间距0.04 mm的工艺组合下,获得最高致密度为96.8%。在此工艺下成形出的CuCrZr合金试样屈服强度为(176.7±2.1) MPa,抗拉强度为(244.7±1.2) MPa,延伸率为29.4%±0.9%。
选区激光熔化 CuCrZr合金 工艺优化 力学性能 selective laser melting CuCrZr alloy process optimization mechanical properties
为探究灰铸铁表面激光熔覆镍基WC合金的最佳工艺参数,改善灰铸铁表面熔覆质量,避免因其选择不佳产生缺陷,利用高功率半导体光纤耦合激光器制备单道涂层,通过Leica光学显微镜对熔覆层几何特征进行测量,结合正交极差分析数据获取极差结果,并根据因素效应图分析工艺参数对几何特征的影响机制,通过稀释率和宽高比的等值线图及实际工程需求优化工艺参数范围进行优化选取,最后结合实际工程成本探究出最佳工艺参数。结果表明:三因素对熔覆层几何特征具有重大影响且激光功率为主要影响因素。最佳工艺参数为激光功率1 400 W,扫描速度5.8 mm/s,送粉速率15.5 g/min。最优工艺参数下熔覆层高度为1 540.5 μm,熔宽为4 680.5 μm,熔深为88.9 μm,稀释率为5.46%,宽高比为3.04,均满足实际需求。研究为工程实践提供了理论基础及参考依据。
灰铸铁 激光熔覆 稀释率 正交试验 宽高比 工艺优化 gray cast iron laser cladding dilution rate orthogonal experiment aspect ratio process optimization