《微粒射流複合電沉積抑制枝狀晶的機理及工藝研究》是依託江蘇師範大學,由范暉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名:微粒射流複合電沉積抑制枝狀晶的機理及工藝研究
- 項目類別:青年科學基金項目
- 項目負責人:范暉
- 依託單位:江蘇師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
再製造工程是節能減排領域的熱點。在廢舊機械零部件表面電沉積修復性塗層是再製造工程中的關鍵技術,對於延長機械使用壽命,實現可持續發展具有重要意義。針對電沉積修復加工中存在的邊緣效應(枝狀晶、沉積不均勻)的問題,本課題以射流電沉積為核心工藝,將絕緣微粒隨同電解液一同噴射到陰極(工件)表面,通過控制微粒的擾動和摩擦,以改善電場分布和電結晶過程為切入點,柔性抑制枝狀晶等沉積物,實現製備光整沉積表面的目的,對解決現存電沉積技術障礙是一次新穎的探索。擬開展以下工作:①微粒射流複合電沉積電場、流場分布研究,探索多場耦合條件下的粒子作用機理;②建立微粒射流複合電沉積零件沉積電結晶模型,了解粒子擾動下形核長大機制與長大過程,實現塗層金屬電結晶過程的控制;③研究工藝參數對沉積層表面形貌特別是整平性及機械性能的影響規律,建立加工動態耦合數學模型;④形成整套加工工藝,實現廢舊零件的尺寸恢復和性能修復。
結題摘要
本項目基於對微粒射流電沉積加工特點的分析以及面向再製造套用的背景,進行了以下研究內容:微粒射流複合電沉積系統設計,微粒射流電沉積對沉積形貌影響的工藝最佳化,微粒射流電沉積電場、流場分布,微粒射流電沉積在零件再製造方面的套用研究。取得了以下進展:1. 設計並研製出微粒射流複合電沉積加工實驗平台,具有加工精確簡單實用的特點,總結和制定了一套科學、系統的操作程式和工藝經驗以及實驗中出現問題的解決方案;2. 開展了微粒射流電沉積過程中影響電沉積表面形貌參數最佳化,實驗發現在加工參數為電流密度150-300A/dm2掃描速度10-15mm/s噴射速度10m/s時沉積顆粒減小表面平整,具有較好的表面沉積質量。添加適量三氧化二鋁微米級顆粒(15-30g/L)在電解液中循環可抑制枝晶形成,亦可提升沉積表面質量;3. 開展了射流電沉積塗層與基體結合強度表征手段的探索,利用納米壓痕法和刮削法對塗層與基體結合強度進行探索,嘗試採用能量的角度來分析結合效果;4.採用仿真軟體COMSOL和fluent初步建立了射流電沉積的電場流場模型。 該項目探索了制約射流電沉積加工方法在套用中表面質量的基礎問題,提出了解決方案,為進一步技術推廣奠定了基礎。