表面织构加工技术
发布人:张玉  发布时间:2020-09-24   浏览次数:790

       为了制造表面织构,本团队开发了多种可用于不同类型材料的表面织构加工技术,主要包括以下几种。

       一、光刻-电解加工技术:本团队开发的基于光刻和微细电解的表面织构加工技术,具有加工成本低,成型范围广,无热影响区、微小裂纹、毛刺和飞边等优点,包括常见的微凹坑和沟槽的加工。不锈钢织构化工艺流程如下[1,2]:

图1表面织构光刻电解加工工艺流程图及加工效果展示

二、光刻转印加工技术,该技术主要用于在软质材料(橡胶)表面设计和制造出仿生微细结构[3]。

图2软材料表面织构加工效果展示

三、光刻-微细电铸-转印技术。针对一些高分子材料,本团队开发了一种基于光刻-转印技术的表面织构加工方法,其制备流程总体分为转印模板的制备以及热压成形两部分。其中转印模板的制备分为前处理、光刻、微细电铸等三个步骤;热压成形分为压制烧结、脱模、后处理等三个步骤。图3是织构化UHMWPE的制备工艺流程图及加工效果展示[4]。


图3织构化UHMWPE制备工艺流程图及加工效果展示

 四、光刻-湿法刻蚀-转印技术。针对一些多尺度复合织构,本团队开发了一种基于光刻-转法刻蚀-转印的表面织构加工方法,其制备流程总体分为转印模板的制备以及倒模成形两部分。图4是一种典型的多尺度复合织构加工效果展示[5]。

图4多尺度复合织构加工效果展示

五、针对非导电材料,如机械密封副中常用的碳石墨、碳化硅等,本团队自行研制了一种微磨料多相射流技术,对磨料空气射流加工进行了改进,允许各种磨料浆进入混合腔,以取代通常的空气和干磨料,解决了磨料循环和空气污染问题。此种工艺可加工出陡侧壁和平坦底部的微织构[6,7]。

图5表面织构磨料射流加工工艺流程图及加工效果展示

与本研究相关的论文:


[1] 于海武, 袁思欢, 孙造, 等. 微凹坑形状对试件表面摩擦特性的影响[J]. 华南理工大学学报 (自然科学版), 2011, 39(1): 106-110.

[2] Dai Q, Huang W, Wang X. A Surface Texture Design to Obstruct the Liquid Migration Induced by Omnidirectional Thermal Gradients[J]. Langmuir, 2016,31(37): 10154-10160.

[3]. Li JF, Zhou F, and Wang X. Modify the friction between steel ball and PDMS disk under water lubrication by surface texturing. Meccanica 2011; 46: 499-507.

[4] Zhang B, Huang W, and Wang XL. Biomimetic surface design for UHMWPE to improve the tribological properties. Proc. IMechE, Part J: J. Engineering Tribology,2012, 226(8):705-713.

[5] Li, M, Huang, W, Wang, X. Bioinspired, peg-studded hexagonal patterns for wetting and friction. Biointerphases, 2015, 10(3):031008.

[6] Su X, Shi L, Huang W, Wang, X..A multi-phase micro-abrasive jet machining technique for the surface texturing of mechanical seals[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2016, 86(5-8): 1-8.

[7] Shi L, Fang Y, Dai Q, Huang W, Wang, X. Surface texturing on SiC by multiphase jet machining with microdiamond abrasives[J]. Materials & Manufacturing Processe