激光電化學(xué)復(fù)合的熱力沉積制造技術(shù)研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代制造技術(shù)對(duì)于零件的尺寸、形狀以及材料性質(zhì)提出了新的要求，如對(duì)于微型尺寸零件的加工需求以及對(duì)材料化學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性能、耐腐蝕性能的需求等，尤其是對(duì)于微型關(guān)鍵部件的加工制造與表面修復(fù)等微細(xì)加工的要求越來越高。針對(duì)這一問題，本文研究了一種新型增材成形制造技術(shù)—激光電化學(xué)復(fù)合沉積制造技術(shù)。
　　激光電化學(xué)復(fù)合沉積加工是利用激光作用過程中產(chǎn)生的熱力效應(yīng)影響電化學(xué)反應(yīng)過程的一種制造技術(shù)。一方面，激光的熱力效應(yīng)改變了照射區(qū)

2、域的電極狀態(tài)，產(chǎn)生了光電化學(xué)效應(yīng)、熱電化學(xué)效應(yīng)和力電化學(xué)效應(yīng)，從而影響了電化學(xué)反應(yīng)中的電極電勢(shì)和電流密度，增加了晶核的形成機(jī)率;另一方面，激光的熱效應(yīng)改變了溶液的電導(dǎo)率和離子的遷移率，熱力效應(yīng)增強(qiáng)了溶液中的對(duì)流，增加了溶液的擴(kuò)散流量，加快了溶液中金屬離子的傳質(zhì)過程，改善了溶液中的極化現(xiàn)象，加快了反應(yīng)速度，提高復(fù)合加工效率的同時(shí)改善了沉積質(zhì)量。
　　本文以實(shí)現(xiàn)激光輻照的電化學(xué)熱力沉積加工為目的，進(jìn)行了激光與電化學(xué)沉積兩者復(fù)合后的理論

3、和試驗(yàn)研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.建立了電化學(xué)沉積中金屬離子運(yùn)動(dòng)學(xué)和形核動(dòng)力學(xué)理論模型。在分析了激光電化學(xué)復(fù)合的熱力沉積加工機(jī)理與特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究了復(fù)合加工過程中熱力效應(yīng)的產(chǎn)生過程和電極狀態(tài)的變化，建立了熱力效應(yīng)作用的數(shù)學(xué)模型，重點(diǎn)分析了激光作用于溶液中時(shí)產(chǎn)生的熱力效應(yīng)對(duì)于電化學(xué)沉積反應(yīng)的影響。
　　2.構(gòu)建了激光電化學(xué)復(fù)合沉積試驗(yàn)系統(tǒng)。主要包括激光器系統(tǒng)和電化學(xué)沉積加工試驗(yàn)系統(tǒng)，以及用于電化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)的檢測(cè)和沉積質(zhì)

4、量分析裝置，其中電化學(xué)沉積加工試驗(yàn)系統(tǒng)的組建主要包括脈沖電源的調(diào)試、電沉積液的配置、溫度與溶液的攪拌控制單元以及工具陽極和陰極的前處理過程。
　　3.通過所構(gòu)建的試驗(yàn)系統(tǒng)在304不銹鋼陰極上進(jìn)行了電沉積銅的試驗(yàn)研究，首先確定了電沉積的試驗(yàn)裝置，通過試驗(yàn)得出了最優(yōu)的電化學(xué)沉積加工參數(shù)。其次，對(duì)激光在溶液中的作用過程進(jìn)行了檢測(cè)分析。最后，采用優(yōu)化后的電原參數(shù)進(jìn)行激光電化學(xué)復(fù)合沉積加工的試驗(yàn)研究，并分析了激光參數(shù)對(duì)沉積層質(zhì)量的影響。