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。     

Feasibility of surface-coated friction stir welding tools to join AISI 304 grade austenitic stainless steel

An attempt is made to develop the tools that are capable enough to withstand the shear, impact and thermal forces that occur during friction stir welding of stainless steels. The atmospheric plasma spray and plasma transferred arc hardfacing processes are employed to deposit refractory ceramic based composite coatings on the Inconel 738 alloy. Five different combinations of self-fluxing alloy powder and 60% ceramic reinforcement particulate mixtures are used for coating. The best friction stir welding tool selected based on tool wear analysis is used to fabricate the austenitic stainless steel joints.     

等离子弧加热切削工程陶瓷试验

主要阐述了采用自制新型水介质等离子弧设备对氮化硅陶瓷材料进行加热辅助切削的试验条件及过程。通过对加工后刀具磨损的测量,总结出在热源距离h=8mm,电流I=6A,电压U=140V的热源条件下,采用V=450r/min、f=0·08mm/r和ap=0·2mm的切削用量时,刀具磨损比较小,切削效果理想。该试验说明了应用该小功率水介质等离子弧辅助加热切削氮化硅陶瓷材料的方法可行而有效,能够大大降低加工成本,对促进工程陶瓷材料的更广泛应用具有重要意义。     

高速核在高温热平衡等离子体中的非平衡弛豫过程对热核反应率参数的影响

高速核入射到高温热平衡等离子体背景中,由于入射核动能远大于背景等离体中带电粒子之平均动能,入射核在与背景等离子体达到热平衡之前,会存在一段逐渐损失能量的非平衡弛豫过程。本文以高速氘核入射到高温氘化锂等离子体为例,在计及氘核的这种非平衡弛豫过程时,给出了一种计算热核反应D(t,n)~4He之反应率参数的方法。氘核在弛豫过程中的能量损失考虑了氘核与各种带电粒子的库仑散射过程,其能量损失率采用快速带电粒子的慢化理论来计算;氘与背景等离子体中的原子核发生的核反应过程,考虑了非平衡状态下束靶机制的D(t,n)~4He反应和热平衡状态下的D(t.n)~4He反应。在暂未考虑核散射的情况下,计算结果表明,当等离子体温度在7.5KeV～20KeV范围内变化时,氘核的非平衡弛豫过程对热平衡状态下D(t,n)~4He反应率参数的修正因子大致在1.0062～1.0943范围内变动,且温度越高,修正因子越小。计算还表明,当温度一定时,修正因子随等离子体中粒子的数密度变化不明显。     

二维粒子模拟的多时标法

将多时标法应用于二维激光等离子体全电磁相对论粒子模拟程序中,对共振吸收及相关的物理现象进行了模拟计算,既正确地描述了等离子体的动力学行为,又大大节省了计算时间。     

太阳风作用下航天器表面充电效应分析

针对太阳风等离子体中航天器的充电过程,基于欧洲航天局开发的航天器表面充电仿真软件,建立了航天器的数值计算模型,模拟了太阳风等离子体与航天器的相互作用,实现了不同表面材料时航天器表面电位以及尾迹结构的计算分析,给出了近日环境下航天器周围的空间电位结构以及等离子体密度分布情况。研究结果表明:表面材料的选择将影响空间势垒深度以及尾迹结构,表面充电至更低电位的表面材料具有较小尾迹区域;航天器向阳面电位分布主要由光电子以及二次电子主导,而背阳面的电位分布则主要受到尾迹效应的影响。以上结果对太阳风环境航天器探测和评估等相关工作以及工程研究具有一定的理论参考价值。     

变极性等离子弧焊换向过程控制方法研究

通过试验证实了变极性等离子弧焊换向过程中存在电弧电流谐振现象,且不同极性的电流谐振峰值不同,依据电弧理论分析发现换向期间等效电弧电阻是一个时变量。对换向电路建模分析和仿真结果表明,在换向期间系统阻尼比为时变量,调整系统阻尼比是降低电流谐振峰值的有效途径。又根据变结构控制思想提出了新的换向控制方法,并重新设计了换向电路,显著降低了电流谐振峰值,改善了大电流焊接时换向器件的工作状态,为大功率变极性等离子弧焊电源的研制和开发提供了依据。     

目次

为改善等离子体合成射流激励器在稀薄空气环境中的控制效果,增强其临近空间环境适应性,开展了腔体增压条件下激励器工作特性的研究。建立了腔体增压效果理论分析模型,计算结果表明:采用高压气源供气可以较好地提升激励器腔体气压,并且腔体气压对高压气源气压具有较好的跟随性,从而为射流强度调节提供了一种新的方式。搭建了腔体增压等离子体合成射流激励器实验系统,开展了腔体增压压力和射流流场特性测量,实验测量结果与计算结果吻合良好,误差小于2.6%。高速纹影观测显示:在腔体增压作用下,激励器控制力得到显著改善,射流锋面峰值速度由256 m/s提升至507 m/s。     

改性 C／C 复合材料快速制备与抗烧蚀性能考核

采用液相浸渍法结合反应熔渗法快速制备了改性C/C复合材料，研究其微观组织及在氧乙炔焰和高频等离子体风洞环境中的烧蚀行为。结果表明：改性C/C复合材料主要含有HfC、ZrC、TaC等高熔点陶瓷改性相，其密度为3.83g/cm3，开孔率仅为4.71%。氧乙炔焰烧蚀360s后，改性C/C复合材料表面形成一层主要由HfO2、ZrO2、Ta2O5组成的致密氧化物层，材料的线烧蚀率为0.00518mm/s。使用高频等离子体风洞考核改性C/C复合材料球头模型，在热流量3.5MW/m2、驻点温度2293℃的条件下考核180s后，模型表面生成致密光滑的氧化物保护层，与基体结合牢固，模型形状及尺寸无明显改变，去掉氧化物后测得其线烧蚀率为0.00172mm/s。     

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。