概要:通过对文献的综述,本文总结了已有的选区激光熔化成形件的磨损特性研究,并提出了未来的研究方向,为该技术成形摩擦副的推广提供参考.本文通过干磨、边界润滑下的磨损、腐蚀以及冲蚀四个方面介绍了已有研究.总体来看,选区激光熔化成形件得益于均匀细晶,高致密度成形件的磨损率普遍低于传统制造件,然而孔隙的出现将降低成形件的抗磨性能.未来的研究内容主要包括孔隙对润滑的影响规律及其机理,以及如何通过主动控制激光工艺参数提高选区激光熔化成形件的抗磨能力.

关键词组：选区激光熔化;磨损;增材制造;润滑;孔隙

目的:研究选区激光熔化(SLM)过程中形貌差异较大的块体表面单道成形工艺性,分析单道的润湿行为,为进一步揭示SLM加工过程中熔化轨迹的凝固行为提供理论基础.
创新点:1. 系统研究在不同加工参数下形成的不同表面形貌的块体上加工同一参数的单道; 2. 基于熔体流动理论,分析在SLM加工过程中已加工层存在的大量的热积累以及粗糙的成形表面对单道的润湿行为的影响.
方法:1. 对在不同形貌的块体上形成的单道进行分析,将单道形貌分为4种典型类型(图4). 2. 通过分析单道横截面的几何尺寸(图5和6),研究表面形貌对单道成形工艺性的影响. 3. 基于Wenzel 方程(公式(3))分析熔体在粗糙表面的润湿行为并基于Navier-Stokes方程(公式(12))和Marangoni方程(公式(13))分析熔体流动行为.
结论:1. 块体表面光滑、平整时,粉末在表面铺展均匀、熔化充分、润湿性好,有利于形成连续、规则的单道. 2. 单道附近的块体表面存在较大孔隙时,孔隙中会积累一定量的粉末.熔融金属的重力和表面张力共同驱使液体向孔隙流动,单道出现扩展效应:润湿角明显减小,熔池宽度和深度增加. 3. 块体表面球化颗粒及飞溅物增多时,表面凹凸不平,单道处熔化的粉末量减少,对基板的润湿性较差,熔池不稳定,导致单道出现颈缩. 4. 块体表面存在大量球化颗粒和飞溅物时,单道附近团聚的铝合金球化颗粒极易被氧化,氧化膜使得颗粒表面光滑,从而难以被熔融金属润湿. 此外,熔融金属的较大的温度梯度对熔体流动方向也有显著影响,易诱导单道出现球化效应.

关键词组：选区激光熔化(SLM);AlSi12;表面形貌;单道

摘要:本文主要介绍了华南理工大学(SCUT)在激光选区熔化(SLM)成型设备以及医用金属材料SLM成型的基础研究与应用的最新成果.首先,采用DiMetal-100设备研究316L不锈钢、CoCrMo与Ti6Al4V三种医用金属粉末SLM成型的工艺参数、微观组织和力学性能.其次,详细介绍了SLM成型316L不锈钢在个性化舌侧正畸托槽和手术导板的应用,SLM成型CoCrMo在膝关节假体和牙冠牙桥的应用,以及SLM成型Ti6Al4V在骨盆骨折接骨板和个性化颅骨修复体方面的研究成果.最后,介绍了SCUT在SLM技术方面的发展方向和研究计划,具体包括实现新型多孔结构的SLM直接成型、实现多种材料SLM一次成型、实现SLM与减材复合成型、增加SLM设备的负反馈系统以及开发陶瓷和新型金属的SLM成型工艺.
总结:SCUT对SLM设备及其医学应用进行了长期深入的研究,研究了医用金属材料316L不锈钢、CoCrMo合金以及Ti6Al4V合金的SLM成型工艺和微观组织,获得了性能优异的零件.SCUT成功将SLM成型的316L不锈钢应用于舌侧正畸托槽和手术导板,将SLM成型的CoCrMo合金应用于膝关节假体和牙冠牙桥,以及将SLM成型的Ti6Al4V合金应用于个性化接骨板和颅骨多孔修复体.其中,舌侧正畸托槽和牙冠固定桥已经进入商业应用.目前,SCUT正在进一步开展面向植入体内部结构的设计和制造技术研究,同时开始对SLM多材料成型、SLM与切削复合成型进行研究,并逐步开展SLM设备负反馈系统的开发及陶瓷、锌合金、镍钛合金等SLM成型工艺的研究等.

关键词组：激光选区熔化(SLM);生物医学金属材料;工艺参数;微观组织;机械性能;应用

目的:为了使作者设计的一种新型异型腔流量传感器获得更好的密封性能和转子动态特性,本文重点研究转子为圆弧顶时的流量传感器定子型腔过渡曲线的优化设计.
创新点:将转子顶端设计为圆弧形状,优化了转子与定子内腔之间的密封性能,但增加了曲线设计的难度.本文给出了设计方法和相关的公式推导,并提出过渡曲线的设计需要考虑曲线凸凹形状这个因素.
方法:1. 提出"基本过渡曲线"的概念并总结多项式函数描述的过渡曲线的优化设计方法,给出边界条件和求解方法; 2. 分析过渡曲线的凸凹形状对设计加工的影响; 3. 分析圆弧顶转子与定子内腔可能产生的干涉问题,给出考虑转子顶端为圆弧形状时的过渡曲线的设计方法,并分析不同阶数的多项式函数所描述的过渡曲线的凸凹形状特点.
结论:1. 本文设计的过渡曲线可以使流量传感器的转子与定子内腔获得更好的密封性能,且转子的动态特性达到最优; 2. 考虑过渡曲线的凸凹形状可降低加工工艺的难度.

关键词组：转子流量传感器;过渡曲线;转子动态特性

目的:燃煤锅炉烟气中的HCl对环境、设备及脱硫系统有不利的影响,也是脱硫废水处理的难点.本文提出半干法脱氯技术,探讨其技术合理性,并研究不同因素对反应效率的影响,为进一步工程应用提供理论依据,实现燃煤烟气中HCl的脱除及脱硫废水零排放.
创新点:1. 提出半干法脱氯技术,将氯离子固化到飞灰中; 2. 脱氯后脱硫废水大幅减少,将脱硫废水作为碱基溶剂回喷到烟道中,实现脱硫废水零排放; 3. 建立良搅拌反应器(PSR)模型,探讨半干法脱氯过程的化学动力学反应机理与关键参数.
方法:1. 通过CHEMKIN构建PSR模型,模拟实际燃煤烟气组分下的半干法脱氯过程; 2. 通过敏感性分析,探讨SO₂与HCl之间的竞争关系(图8~10); 3. 通过单变量模拟,研究不同因素对反应效率的影响(图13~16).
结论:1. 烟气中的SO₂对HCl的脱除存在较大竞争关系,但即使Na/Cl(摩尔比)为1时,HCl的反应效率依然可观. 2. HCl的反应效率与Na/Cl呈正相关;综合考虑反应效率和运行成本,设置Na/Cl为5较为合理. 3. SO₂浓度的小范围变化不会对HCl的反应效率造成显著影响. 4. 仅通过化学动力学模拟,烟气温度对HCl的反应效率影响不明显. 5. 烟气中酸性气体与NaOH在0.1 s内即可完成反应,在1 s左右达到平衡.

关键词组：燃煤烟气;半干法脱氯;化学动力学;竞争机理;钠氯比;CHEMKIN

目的:超临界航空煤油在换热过程中会出现传热恶化的现象.本文旨在研究该现象产生的原因及质量流量、壁面热流、入口温度和压力对此现象的影响.
创新点:1. 分析超临界航空煤油的传热恶化现象; 2. 揭示超临界航空煤油传热过程中传热恶化现象与质量流量、壁面热流、入口温度及压力的关系.
方法:利用数值模拟的方法,模拟超临界航空煤油在管内的流动换热情况,分析其换热特性,并探讨传热恶化产生的原因及影响因素.
结论:1. 传热恶化是在壁面温度达到拟临界温度或流体平均温度达到临界温度时产生的; 2. 换热系数随质量流量的增加或壁面热流的降低而增大; 3. 通过提高煤油的压力可以显著降低恶化现象.

关键词组：航空煤油;传热恶化;超临界;数值研究

目的:利用激光透过原子气室时的端面反射产生泵浦光,实现低泵浦场的饱和吸收光谱,提高饱和吸收光谱锁频方法对运动平台的适应性.
创新点:1. 在饱和吸收光谱中实现无需额外反射镜调节的泵浦光与探测光的重合方法; 2. 在饱和吸收光谱中实现强探测-弱泵浦的实验方式.
方法:1. 利用原子气室端面反射光作为泵浦光,实现低泵浦场的饱和吸收光谱装置(图1和2); 2. 研究实现低泵浦场的饱和吸收光谱所需的角度控制精度(图4); 3. 研究采用此方法的激光频率锁定效果(图5和6).
结论:1. 低泵浦场的饱和吸收光谱方法可以满足激光频率锁定的要求; 2. 低泵浦场的饱和吸收光谱装置相比传统装置,没有多余的可调节的反射镜,装置更加简洁,锁频效果受环境影响更小,对运动平台的适应性更强.

关键词组：饱和吸收光谱;低泵浦场;长漂;运动平台