Convergence Analysis of the Numerical Solution for Cathode Design of Aero-engine Blades in Electrochemical Machining

As a main difficult problem encountered in electrochemical machining （ECM）, the cathode design is tackled, at present, with various numerical analysis methods such as finite difference, finite element and boundary element methods. Among them, the finite element method presents more flexibility to deal with the irregularly shaped workpieces. However, it is very difficult to ensure the convergence of finite element numerical approach. This paper proposes an accurate model and a finite element numerical approach of cathode design based on the potential distribution in inter-electrode gap. In order to ensure the convergence of finite element numerical approach and increase the accuracy in cathode design, the cathode shape should be iterated to eliminate the design errors in computational process. Several experiments are conducted to verify the machining accuracy of the designed cathode. The experimental results have proven perfect convergence and good computing accuracy of the proposed finite element numerical approach by the high surface quality and dimensional accuracy of the machined blades.     

A组分变化对AB5型储氢合金组织结构及电化学性能的影响

通过实验验证的方法选取AB5型合金三种成分La1-xAx(Ni,Co,Sn)5,采用SEM、EDXA、XRD以及P-C-T曲线和电化学性能测定装置,综合研究了三样品中A组分变化时对合金组织结构及电化学性能的影响.结果表明,合金三样品均为CaCu5型六方结构.用Nd和Ce部分取代La后,合金吸氢后体胀率降低.P-C-T曲线测定结果表明用Ce部分取代La的3号样品的动力学性能及大电流放电性能较好.合金的充放电循环稳定性是AB5-3﹥AB5-2﹥AB5-1,但容量以纯La 合金的较高.     

机载电子电气设备缓蚀剂的评价

采用塔菲尔(Tafel)曲线法和电化学阻抗法(EIS)2种电化学方法评价了 4种不同型号的电子电气缓蚀剂在天然海水中对 T2铜合金、H62铜合金以及 2Al2-T4铝合金的缓蚀效果。对于 T2铜合金,缓蚀剂的缓蚀效率从高至低依次为 DZ-1、TFHS-20、DJB-823、WD-40;对于 H62铜合金,缓蚀效率从高至低依次为 DZ-1、DJB-823、WD-40、 TFHS-20;对于 2Al2-T4铝合金,缓蚀效率从高至低依次为 DZ-1、WD-40、DJB-823、TFHS-20。4种缓蚀剂中,DZ-1缓蚀剂 Tafel曲线法和 EIS法得到的缓蚀效率都高于 99.5%,所以,对于 T2铜合金、H62铜合金以及 2Al2-T4铝合金 3种金属材料来说,DZ-1是 4个型号的缓蚀剂中效果最优的。     

LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)正极材料的磷酸表面改性

针对新一代空间型号产品对储能电源提出的更高需求,提出采用表面改性的方法提升LiNi0.8Co0.15Al0.05O2（NCA）正极材料在锂离子电池中的循环稳定性。通过采用磷酸（H3PO4）对NCA正极材料进行表面处理,H3PO4会与NCA颗粒表面的含锂碱性物质发生反应,从而在NCA颗粒表面生成稳定且导电性良好的Li3PO4界面层。循环以及阻抗测试结果表明,经H3PO4表面处理的NCA材料组装电池循环50次后电池容量为170.5mA·h/g,容量保持率达到94%以上,界面阻抗得到抑制。H3PO4表面处理有效抑制了NCA颗粒表面碱性残留对电化学性能的不良影响,提升了界面稳定性,获得了更好的循环性能。     

精密模具大面积微结构电铸制备工艺研究

对精密模具大面积微结构的电铸制备工艺进行了研究。研究了掩膜厚度、化学微蚀刻、二次辅助阴极对精密模具大面积微结构电铸成型的影响。结果表明,化学微蚀刻能进一步去除显影残胶,提高镀层微结构与模具基板的结合力。在曝光时间为100s,曝光能量为750~810mJ/cm2的曝光工艺条件下,掩膜厚度在130~160μm时,可以得到线宽为100μm侧壁陡直度较好的精密模具微结构。采用外加电势的二次辅助阴极三电极电铸体系可以提高铸层的均匀性。     

Evolution of convex structure during counter-rotating electrochemical machining based on kinematic modeling

Counter-rotating electrochemical machining (CRECM) is a novel electrochemical machining (ECM) method, which can be used to machine convex structures with complex shapes on the outer surface of casings. In this study, the evolution of the convex structure during CRECM is studied. The complex motion form of CRECM is replaced by an equivalent kinematic model, in which the movement of the cathode tool is realized by matrix equations. The trajectory of the cathode tool center satisfies the Archimedes spiral equation, and the feed depth in adjacent cycles is a constant. The simulation results show that the variations of five quality indexes for the convex structure: as machining time increases, the height increases linearly, and the width reduces linearly, the fillets at the top and root fit the rational function, and the inclination angle of the convex satisfies the exponential function. The current density distributions with different rotation angles is investigated. Owing to the differential distribution of current density on workpiece surface, the convex is manufactured with the cathode window transferring into and out of the processing area. Experimental results agree very well with the simulation, which indicates that the proposed model is effective for prediction the evolution of the convex structure in CRECM.     

富锂正极材料的制备及电化学性能研究

用溶胶-凝胶法结合高温煅烧过程制备富锂正极材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂,对800℃和900℃煅烧后得到的2种材料（标记为S8和S9）进行物相和形貌表征以及电化学测试。电化学测试结果表明,样品S9具有较高的放电容量、较好的循环稳定性和较小的电荷转移电阻。样品S9在0.1 C（25 mA·g-1）时的首次充电容量为345.0 mA·h·g-1,首次放电容量为273.9 mA·h·g-1,首次库伦效率为79.4%。1 C时,首次放电容量为188.1 mA·h·g-1,循环30周后放电容量为173.3 mA·h·g-1,容量保持率为92.1%。结果表明,尽管富锂正极材料R-3m层状结构在800℃煅烧后已经形成,但仍需要经过更高温度煅烧,以提高锂离子和过渡金属离子在各自层中的有序度,从而有效地提高材料的电化学性能。      

基于电解扫掠成形原理的整体叶盘叶根加工方法

采用片状或管状阴极电解加工(ECM)后的整体叶盘由于加工运动、阴极形状等原因在叶根处会形成一定的加工残留,影响整体叶盘的加工精度。针对叶片电解加工后形成的叶根残留,开展去除叶根残留电解加工方法的研究,解决叶根电解加工的阴极结构、加工路径设计等难题。首先,分析了叶根的残留分布情况以及叶间通道的结构,采用了电解扫掠成形加工方案。其次,设计了阴极结构与加工路径,在阴极结构上采用了扇形流道并分析了电解液流速分布,通过增加引流槽、改变倾角等措施改善了流场;对阴极的运动路径进行了规划,利用专用仿真软件对阴极运动干涉与加工程序进行了检验;通过附加叶盘转动补偿了由于不同截面内叶间通道宽度与阴极刃口尺寸不一致给加工带来的不足。最后,制作了电解加工装置并通过试验对叶根电解加工方法进行了验证。试验结果表明,该加工方法有效去除了叶根残留,加工表面质量好,加工精度达到了要求。     

三元流闭式叶轮组合电加工技术研究Ⅱ——数控电解预加工

数控电解预加工是组合电加工技术中不可或缺的关键工艺,本文专题论述了三元流闭式叶轮数控电解预加工中阴极及其运动轨迹设计等关键技术。提出了采用多个阴极分区域加工流道的方法,利用先层切再叠加的方法将三维问题简化为二维问题处理而实现阴极加工型面的数值求解。在完成阴极结构优化设计专用工装夹具设计和数控加工程序编制的基础上,以某型三元流闭式叶轮为研究对象进行了加工工艺试验,并加工了符合设计要求的三元流闭式叶轮。试验研究表明,采取数控电解预加工工艺方案能够满足实际生产要求,可提高效率40%,降低电火花加工的电极损耗50%。     

群孔管电极电解加工均流设计及其试验研究

 为提高群孔电解加工的稳定性和成形精度,对群孔管电极电解加工(ECD)的分流腔流场进行了建模分析。通过对分流腔进行数值求解,研究了分流腔电解液的分布规律,并分析得到了影响电解液分流均匀度的主?问?分流腔直径),进而对其进行了优化设计。基于该优化设计并结合试验得到了适合正流群孔电解加工的分流均匀度系数和相应的尺寸系数。采用优化的分流腔参数和加工参数进行试验,得到了尺寸精度较好的长排孔结构,孔间距5 mm,孔径为(1.03±0.03)mm,其加工过程稳定,无短路现象。通过优化分流腔结构可以提高其分流均匀度,从而使电解孔加工的稳定性显著增加,加工精度提高。