SiC光学材料的电弧增强等离子体加工方法

Si C光学材料具有高化学稳定性,其在普通的等离子体加工中难以获得较高的加工效率。在等离子体加工实验中,发现提高等离子体的自身射频电压可增强等离子体与Si C材料之间的电弧放电作用,而借助电弧的增强作用可提高Si C材料的加工效率,因此提出电弧增强等离子体加工方法。为研究电弧的形成原理,使用自制的探针分别测量了普通电感耦合等离子体和电弧增强等离子体的电压。分别使用传统方法和电弧增强方法对S-Si C进行直线扫描加工实验,证明了电弧增强等离子体加工方法具有更高的加工效率。     

不均匀非磁化等离子体柱的ZTFDTD分析

推导出了一种归一化的Z变换FDTD算法(ZTFDTD),将这种方法用于仿真电磁波与非磁化等离子体的相互作用的研究中,给出了非磁化等离子体的FDTD迭代公式.通过二雏模型分别仿真了在不同等离子体自由电子密度分布下等离子体柱对同一频率电磁波的折射作用、相同自由电子密度分布下等离子体柱对不同频率电磁渡的折射作用,以及在不同电磁波频率和等离子体碰撞频率下,非磁化等离子体柱对电磁波的折射和碰撞吸收作用.数值结果表明,等离子体隐身在理论上是有效可行的,合理地设置等离子体参数,可以极大地增强等离子体隐身效果.     

核电磁脉冲模拟器的电场特性及等离子体阵列的防护性能

强电磁脉冲通过电子设备表面耦合进入内部将产生显著的破坏作用,而等离子体作为一种特殊的电磁介质,具有屏蔽强电磁脉冲的能力,因此基于等离子体的强电磁脉冲防护研究具有重要意义。利用CST软件仿真分析了核电磁脉冲模拟器工作空间的电场分布。进行了核电磁脉冲对单片机的干扰和破坏效应辐照研究,得到了其对MF-51-1型单片机的干扰和破坏阈值分别在10 kV/m和18 kV/m左右。实验研究了单层等离子体阵列对核电磁脉冲的防护性能,能量衰减均在10 dB以上。实验结果表明,等离子体具有强电磁脉冲防护的能力。     

磁镜场约束等离子体的粒子模拟

用PIC粒子模拟的方法描绘具有初始速度分布的等离子体在磁镜场中的运动状态 ,得出等离子体在磁镜场中的运动轨迹图 ,形象表现了磁镜场对等离子体的约束作用 ,表明用PIC粒子模拟方法探索在磁镜场中等离子体运动的物理过程和规律是可行的和有效的 .     

低温等离子体用于高功率微波防护研究

等离子体对于高功率微波的攻击具有独特的防护效果。基于等离子体流体近似方法,利用COMSOL软件研究了高功率微波与柱状等离子体阵列相互作用过程中入射电场随时间的演变过程,分析了等离子体防护高功率微波的物理过程和作用机理。研究结果表明,入射的高功率微波会使等离子体参数发生剧烈变化,特别是其电子密度将急剧增加,从而使等离子体对入射的高功率微波表现出类似金属的电磁特性,最终实现对入射高功率微波的有效防护。此外,利用高频辉光放电产生柱状等离子体阵列,通过实验验证了等离子体对高功率微波的防护作用。最后,总结了基于等离子体的高功率微波防护技术需解决的主要问题。     

脉冲电晕放电降解马拉硫磷染毒空气的实验研究

以马拉硫磷为毒剂模拟剂,采用脉冲电晕放电等离子体对其染毒空气进行洗消实验研究,考察了脉冲电压、脉冲频率和气体流量对洗消效果的影响。结果发现洗消率随着峰值电压和脉冲频率的增大而提高,随着气体流量的增大而减小。对不同浓度马拉硫磷的降解结果表明,随着初始浓度的增大洗消率降低,但绝对消除量增加。采用了GC-MS和化学方法对洗消产物进行定性分析．     

聚碳硅烷先驱体制备SiC基复合材料的性能研究

本文以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,SiC晶须,SiC微粉或C纤维为增强剂,热解转化制得SiC/SiC或C/SiC复合材料,研究其制备工艺过程对材料的力学和热物理性能的影响。结果表明:PCS在1300℃下转化为β-SiC微晶并将未烧结的增强剂网络在一起形成SiC/SiC或C/SiC复合材料。该SiC基复合材料具有较好的常温和高温机械强度,优异的耐热疲劳和抗热震性能,在1300℃空气中具有良好的抗氧化性。     

并联放电等离子体合成射流激励器工作特性

等离子体合成射流激励器凭借射流速度高、工作频带宽、响应迅速等优势在高速流场主动流动控制领域具有良好的应用前景。为了克服单个激励器控制能力弱、控制范围窄的缺点,开展了并联放电等离子体合成射流激励器的研究,搭建了最多支持三路并联放电的微秒脉冲电源。测试结果表明,电源在空载及负载条件下可以实现1000 Hz稳定放电。随着放电电容的增大,放电电能的提高,等离子体电弧的温度升高,激励器腔体内气体被加热得更剧烈,产生的射流速度增大。随着工作频率的提高,激励器的击穿电压降低,放电电能减小,射流速度减小。通过对触发信号的调制,可以实现每个激励器的独立控制,使得并联式激励器具有更强的流动控制灵活性。试验结果显示,激励器工作相位与触发相位具有较好的对应关系。     

基于去除函数预测模型的磁流变抛光工艺优化研究

在分析磁流变抛光加工过程的基础上,建立了磁流变抛光的去除函数预测模型,该模型利用加工前后的面形误差分布和仿真计算的面形残差分布,针对不同材料间的去除函数模型效率系数进行辨识,能够实现去除函数模型的准确预测.以该模型为基础,通过在传统磁流变抛光工艺中加入去除函数效率系数实时辨识的工艺环节,可以对磁流变抛光的加工工艺进行优化.利用该优化工艺对一块口径202mm的HIP SiC进行9次循环迭代加工,采用子孔径拼接测量技术进行测量,面形误差由初始的PV 0.72μm,RMS 0.108μm提升到最终的PV0.13μm,RMS0.012μm.实验表明,去除函数预测模型能够优化磁流变抛光工艺,提高加工的确定性和增强工艺的适用性,实现光学镜面的高精度确定性磁流变抛光加工.     

非磁化等离子体与电磁波的作用

为了将等离子体RCS减缩技术应用于飞行器上,首先从微观角度分析等离子体与电磁波的作用;然后通过计算机仿真技术,分析了等离子体对电磁波的吸收、反射性能;最后探讨了几种解决等离子体电磁兼容问题的方法。结果表明等离子体对电磁波有一定的吸收效果,并可通过控制覆盖在飞行器表面等离子体的形状改变飞行器的电磁外形。等离子体RCS减缩技术具有潜在的工程应用价值。     

Microstructural characterization of silicon carbide reinforced dissimilar grade aluminium explosive clads

Aluminium composites are inevitable in ship building, commercial and defence aircrafts construction due to their light weight, high strength to weight ratio, admirable properties and cost affordability. In this study, the microstructural characteristics of explosive cladded dissimilar grade aluminium (Al 1100-A1 5052) clad composites reinforced with silicon carbide (SiC) particles is presented. Microstructure taken at the interface by optical and scanning electron microscopes (SEM) revealed the formation of a silicon carbide layer between the dissimilar grade aluminium sheets. Though reaction layers were witnessed at few locations along the interface, the diffusion of atoms between the participant metals is not visible as confirmed by energy dispersive spectroscopy, elemental mapping, line analysis and X-ray diffraction (XRD). The variation in microhardness at various regions of the silicon carbide reinforced dissimilar aluminium explosive clad is reported. The increase in tensile strength of the SiC laced clad is also presented.     

化学气相沉积碳化硅超光滑抛光机理与表面粗糙度影响因素

为实现化学气相沉积碳化硅(CVD SiC)的超光滑抛光,采用纳米划痕试验研究了化学气相沉积碳化硅脆塑转变的临界载荷,根据单颗磨粒受力对其抛光机理进行了分析,并从材料特性、工艺参数以及抛光液pH值三个方面对其表面粗糙度影响因素进行了系统的试验研究.研究结果表明:化学气相沉积碳化硅的稳定抛光过程是磨粒对碳化硅表面的塑性域划痕过程;CVD SiC的晶粒不均匀与表面高点会降低晟终所能达到的表面质量;表面粗糙度在一定范围内随磨粒粒度增加呈近似线性增长,随抛光模硬度的增加而增长;抛光压强对表面粗糙度的影响规律与抛光模的变形行为相关,当抛光模处于弹性或弹塑性变形阶段时,表面粗糙度随抛光压强的增加呈小幅增长,而当抛光模包含塑性变形之后,表面粗糙度基本与抛光压强无关;此外,抛光速度和抛光液pH值对表面粗糙度的影响不大.研究结论为CVD SiC超光滑抛光的工艺参数优化选择提供了定量的试验依据.     

Effect of silicon carbide and wire-mesh reinforcements in dissimilar grade aluminium explosive clad composites

Aluminium composites are inevitable in the manufacture of aircraft structural elements owing to less weight, superior corrosion resistance and higher specific properties. These composites reduce the weight of the aircraft, improve the fuel efficiency and enhance the maintenance duration. This study proposes the development of dissimilar grade aluminium (aluminium 1100-aluminium 5052) composites with different reinforcement’s viz., stainless steel wire-mesh, silicon carbide (SiC) powders and SiC powder interspersed wire-mesh, by explosive cladding technique. Wire-mesh enhances the friction and restricts the movement of flyer plate to craft a defect free clad, while SiC particles form a band on the interface. Highest strength is obtained when SiC powder interspersed wire mesh is employed as reinforcement. The dissimilar aluminium explosive clad with SiC particle reinforcement results in lower strength, which is higher than that of the weaker parent alloy and that of the conventional dissimilar aluminium explosive clads without any reinforcement.     

C/SiC复合材料残余应力的电火花小孔法测定研究

进行了C/SiC复合材料残余应力的小孔法表征.基于现有小孔法的不足以及材料的较好电导率,提出了电火花打孔法的残余应力测量方法,建立了相应的残余应力测量流程.进行了不同平整表面样品的残余应力测量.结果表明电火花打孔法具有较好的区分性,也表明C/SiC复合材料具有较小的本征残余应力和机加工应力,这说明:C/SiC复合材料作为反射镜材料具有很好的面形稳定性的优势.     

C/SiC陶瓷基复合材料燃烧室壁厚设计与验证

C/SiC复合材料发动机具有重量轻、工作温度高等优势,已成为下一代高性能发动机的重要发展方向,其中C/SiC复合材料燃烧室的强度与壁厚设计是发动机设计的关键技术之一。本文以薄壳理论和第四强度理论为基础,以环向拉伸强度为基础数据,推导了C/SiC复合材料燃烧室壁厚计算公式,并对某型号发动机燃烧壁厚进行了计算。未验证计算结果准确性,利用复合材料燃烧室试件的爆破试验对计算结果进行了验证,并对根据计算结果研制的C/SiC复合材料燃烧室进行了热试车考核验证。本文提出的研究计算方法与结果对其他C/SiC复合材料燃烧室的壁厚设计具有指导意义。     

Friction stir surfacing of cast A356 aluminiumesilicon alloy with boron carbide and molybdenum disulphide powders

Good castability and high strength properties of Ale Si alloys are useful in defence applications like torpedoes,manufacture of Missile bodies,and parts of automobile such as engine cylinders and pistons.Poor wear resistance of the alloys is major limitation for their use.Friction stir processing(FSP) is a recognized surfacing technique as it overcomes the problems of fusion route surface modification methods.Keeping in view of the requirement of improving wear resistance of cast aluminiumesilicon alloy,friction stir processing was attempted for surface modification with boron carbide(B4C) and molybdenum disulfide(Mo S2) powders.Metallography,micro compositional analysis,hardness and pin-on-disc wear testing were used for characterizing the surface composite coating.Microscopic study revealed breaking of coarse silicon needles and uniformly distributed carbides in the A356 alloy matrix after FSP.Improvement and uniformity in hardness was obtained in surface composite layer.Higher wear resistance was achieved in friction stir processed coating with carbide powders.Addition of solid lubricant Mo S2 powder was found to improve wear resistance of the base metal significantly.     

基于高压脉冲等离子体技术的TNT废水处理研究

针对报废弹药处理过程中产生的TNT废水毒性大、处理难的特点,分析TNT废水的特性和当前处理方法现状,提出基于高压脉冲等离子体技术的TNT废水处理方法;分析脉冲等离子体对废水的处理降解机理,给出双向窄脉冲电源和气液固三相反应器的设计方案．研究表明,利用脉冲放电等离子体技术可提高TNT废水的处理效率,有效解决报废弹药TNT废水处理难题．     

界面改性对SiCp/Cu复合材料导热性能的影响*(复合材料专题)

采用磁控溅射法结合结晶化热处理工艺在碳化硅（Silicon Carbide, SiC）颗粒表面成功制备了金属钼（Molybdenum, Mo）涂层，分析了Mo涂层的成分和形貌；然后采用热压烧结工艺制备了SiCp/Cu复合材料，重点对比分析了Mo界面阻挡层厚度对复合材料导热性能的影响。结果表明：磁控溅射法能够在SiC颗粒表面沉积得到Mo 涂层，随溅射时间的延长Mo涂层的厚度增加、粗糙度增大，且磁控溅射后SiC颗粒表面直接得到的Mo涂层为非晶态，结晶化热处理后，变为致密平整的晶态Mo涂层。磁控溅射时间即Mo涂层厚度对复合材料导热性能影响明显，随磁控溅射时间的增加，复合材料的热导率呈现先增后减趋势，采用磁控溅射9h镀Mo改性并经过800℃结晶化热处理的SiC复合粉体在850℃下热压烧结制备的SiCp/Cu复合材料（VSiC=50%），其热导率达到了最高值274.056W/(m·K)。     

等离子喷涂工艺流程的PLC控制

介绍了一种采用PLC控制器对等离子喷涂工艺流程进行监控的应用实例.在分析等离子喷涂工艺要求的基础上,设计出喷涂的PLC控制时序,并以此为依据完成PLC电路及软件设计.采用PLC控制,简化了喷涂工艺操作,提高了喷涂效率和涂层质量.