發(fā)布時間：2021-01-12 12:27

　　固體表面的潤濕性,尤其是親水性和疏水性在許多領域都有較為廣泛的應用,尤其是超疏水表面因其優(yōu)異的性能,如自清潔、減阻、散熱、防腐蝕、抗結冰等,成為一個研究的熱點。而金屬材料是現代工業(yè)極為普遍和應用最為廣泛的一類物質,屬于典型的親水性材料,表面自由能較高,對其表面進行改性具有十分重要的現實意義。目前使用較多的改變金屬材料表面潤濕性的方法多集中在化學方法上,例如化學腐蝕、溶膠-凝膠、電化學沉積等。隨著科技的發(fā)展,可持續(xù)生產引起越來越多的關注,而微壓印成形方法作為微成形方法的一種,具有高精度、低成本、可重復以及環(huán)保等優(yōu)點,是可持續(xù)生產的一種。將微壓印成形的方法應用于改變金屬材料表面潤濕性具有潛在的研究和實際應用價值,而對此的研究較少。本文利用微壓印方法在超細晶純鋁試樣表面構建不同尺寸的陣列微結構,結合水熱反應得到微納復合的二級結構,并對試樣表面進行化學修飾,得到具有高粘附性的超疏水純鋁試樣表面,并對微壓印成形后的試樣表面液滴撞擊動力學行為進行探討。本文采用經8道次等通道擠壓制備的平均晶粒尺寸為1μm的超細晶純鋁材料作為研究對象,通過單槽微壓印實驗以及晶體塑性有限元模擬,研究了超細晶純鋁在室溫以... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：141 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

純鎳微柱室溫的力學性能：(a)不同直徑試樣的應力應變曲線；(b)直徑為20μm試樣在~4%應變下的SEM圖片；(c)直徑為5μm試樣在~19%應變下的SEM圖片[12]

哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文-4-等[15]研究了多種超細晶材料的超塑性微成形性能，采用寬度介于1μm~20μm的V型槽硅模具評價材料的成形能力，證實了多晶體金屬材料在微成形過程中由于模具的因素而受到尺寸效應的影響，發(fā)現微成形精度極度依賴于材料晶粒尺寸，提出了采用細化晶粒的方法改善材料的填充性能，同時提出了多晶體材料填充模型，如圖1-3所示,。德國T.Ottoa等[16]研究了純鋁材料等室溫壓印成形，采用高精度的單晶硅模具在鋁基板表面獲得深度介于1μm~5μm、寬度介于3μm~5μm、周期大約為10μm的溝槽陣列結構，由于其采用的為常規(guī)純鋁，其晶粒尺寸遠大于微結構尺寸，成形后微通道表面呈現褶皺等現象。S.A.Parasiz等[17]通過微擠壓實驗發(fā)現材料的晶粒尺寸直接影響成形件的形狀以及尺寸精度。C.J.Wang等[18]通過研究熱模壓過程中型腔尺寸對成形性能的影響，發(fā)現當晶粒尺寸是型腔尺寸的兩倍時，成形性能最差。因此，在微成形中采用具有亞微米甚至納米級尺寸的超細晶材料是改善成形質量和性能的有效手段。圖1-2微結構截面形狀隨著壓力的變化[14]Fig.1-2Evolutionofcross-sectionofthesurfacemicroprojectionsatvariouspressures[14]圖1-3多晶體材料填充模型圖[15,19]Fig.1-3Schematicillustrationofpolycrystallinematerialsfilling[15,19]

哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文-4-等[15]研究了多種超細晶材料的超塑性微成形性能，采用寬度介于1μm~20μm的V型槽硅模具評價材料的成形能力，證實了多晶體金屬材料在微成形過程中由于模具的因素而受到尺寸效應的影響，發(fā)現微成形精度極度依賴于材料晶粒尺寸，提出了采用細化晶粒的方法改善材料的填充性能，同時提出了多晶體材料填充模型，如圖1-3所示,。德國T.Ottoa等[16]研究了純鋁材料等室溫壓印成形，采用高精度的單晶硅模具在鋁基板表面獲得深度介于1μm~5μm、寬度介于3μm~5μm、周期大約為10μm的溝槽陣列結構，由于其采用的為常規(guī)純鋁，其晶粒尺寸遠大于微結構尺寸，成形后微通道表面呈現褶皺等現象。S.A.Parasiz等[17]通過微擠壓實驗發(fā)現材料的晶粒尺寸直接影響成形件的形狀以及尺寸精度。C.J.Wang等[18]通過研究熱模壓過程中型腔尺寸對成形性能的影響，發(fā)現當晶粒尺寸是型腔尺寸的兩倍時，成形性能最差。因此，在微成形中采用具有亞微米甚至納米級尺寸的超細晶材料是改善成形質量和性能的有效手段。圖1-2微結構截面形狀隨著壓力的變化[14]Fig.1-2Evolutionofcross-sectionofthesurfacemicroprojectionsatvariouspressures[14]圖1-3多晶體材料填充模型圖[15,19]Fig.1-3Schematicillustrationofpolycrystallinematerialsfilling[15,19]

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鎵銦錫液滴撞擊泡沫金屬表面的運動學特性研究[J]. 尚超,陽倦成,張杰,倪明玖.  力學學報. 2019(02)
[2]基于仿生原理的幾何構型及其功能性的研究進展[J]. 譚娜,邢志國,王海斗,王曉麗,金國,徐濱士.  材料工程. 2018(01)
[3]液滴碰撞不同濕潤性表面的行為特征[J]. 代超,紀獻兵,周冬冬,王野,徐進良.  浙江大學學報(工學版). 2018(01)
[4]基于SPH方法的液滴撞擊可濕潤固壁模擬[J]. 王志超,李大鳴,李楊楊,牛嬌.  科學通報. 2017(24)
[5]固體表面液滴鋪展與潤濕接觸線的移動分析[J]. 焦云龍,劉小君,逄明華,劉焜.  物理學報. 2016(01)
[6]液滴撞擊固體表面鋪展特性的實驗研究[J]. 畢菲菲,郭亞麗,沈勝強,陳覺先,李熠橋.  物理學報. 2012(18)
[7]鋁合金基體上超疏水表面的制備[J]. 李艷峰,于志家,于躍飛,霍素斌,宋善鵬.  高�；瘜W工程學報. 2008(01)
[8]超疏水表面的研究進展[J]. 趙寧,盧曉英,張曉艷,劉海云,譚帥霞,徐堅.  化學進展. 2007(06)
[9]天然超疏水生物表面研究的新進展[J]. 高雪峰,江雷.  物理. 2006(07)
[10]從自然到仿生的超疏水納米界面材料[J]. 江雷.  化工進展. 2003(12)

博士論文
[1]超疏水表面上液滴合并誘導彈跳機理及其調控的研究[D]. 王凱.大連理工大學 2018
[2]超細晶純銅微成形機理及充填行為研究[D]. 李建偉.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[3]超疏水鋁合金表面的仿生構建[D]. 吳若梅.中南大學 2012

碩士論文
[1]仿生超滑表面的微/納化構筑及超潤濕行為研究[D]. 王小青.浙江大學 2019
[2]微結構超疏水功能表面的激光制備及性能研究[D]. 黃超.江蘇理工學院 2018
[3]不銹鋼表面碳納米管陣列的制備及滴狀冷凝傳熱性能研究[D]. 高杏存.東北石油大學 2018



本文編號：2972850