激光電化學復合的熱力沉積制造技術研究.pdf

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

2、域的電極狀態(tài)，產生了光電化學效應、熱電化學效應和力電化學效應，從而影響了電化學反應中的電極電勢和電流密度，增加了晶核的形成機率;另一方面，激光的熱效應改變了溶液的電導率和離子的遷移率，熱力效應增強了溶液中的對流，增加了溶液的擴散流量，加快了溶液中金屬離子的傳質過程，改善了溶液中的極化現象，加快了反應速度，提高復合加工效率的同時改善了沉積質量。
　　本文以實現激光輻照的電化學熱力沉積加工為目的，進行了激光與電化學沉積兩者復合后的理論

3、和試驗研究，主要研究內容如下:
　　1.建立了電化學沉積中金屬離子運動學和形核動力學理論模型。在分析了激光電化學復合的熱力沉積加工機理與特點的基礎上，研究了復合加工過程中熱力效應的產生過程和電極狀態(tài)的變化，建立了熱力效應作用的數學模型，重點分析了激光作用于溶液中時產生的熱力效應對于電化學沉積反應的影響。
　　2.構建了激光電化學復合沉積試驗系統(tǒng)。主要包括激光器系統(tǒng)和電化學沉積加工試驗系統(tǒng)，以及用于電化學反應狀態(tài)的檢測和沉積質

4、量分析裝置，其中電化學沉積加工試驗系統(tǒng)的組建主要包括脈沖電源的調試、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.通過所構建的試驗系統(tǒng)在304不銹鋼陰極上進行了電沉積銅的試驗研究，首先確定了電沉積的試驗裝置，通過試驗得出了最優(yōu)的電化學沉積加工參數。其次，對激光在溶液中的作用過程進行了檢測分析。最后，采用優(yōu)化后的電原參數進行激光電化學復合沉積加工的試驗研究，并分析了激光參數對沉積層質量的影響。