基于提高吸光率的无磁钢电火花毛化工艺研究

摘要

电火花毛化表面因其凹凸起伏的随机结构，对提高光吸收率起到了积极作用。本文通过对无磁钢表面进行电火花毛化处理，研究了不同电火花毛化工艺参数对光吸收率的影响。
　　为了深入分析电火花毛化加工电参数对毛化形貌的影响，本文分别设计了小峰值电流、小脉冲宽度，小峰值电流、大脉冲宽度，大峰值电流、小脉冲宽度，大峰值电流、大脉冲宽度四组正交实验，并采用扫描电镜对毛化表面形貌进行观察。利用形貌测量仪对电火花毛化工件表面的高度均方根和相关长度进行了测量与计算，并分析了其变化规律。利用 FDTD Solutions软件对不同表面形貌的毛化表面进行了可见光波段的吸光率仿真，最后利用集总参数量热法通过自搭建的量温实验平台对电火花毛化工件进行了吸光率测量，并对实验结果进行分析，总结了毛化形貌参数与吸光率的相互关系。
　　研究表明，随着峰值电流的增加，毛化表面凹坑平均直径递增，表面粗糙度先增后减；在脉冲宽度较小的情况下毛化表面粗糙度随着脉冲宽度的增加而增加，在脉冲宽度较大的情况下毛化表面粗糙度随着脉冲宽度的增加而减小；在脉冲宽度较大的情况下，随着加工时间的增加，高度均方根具有逐渐减小的趋势。在小电流、小脉冲宽度加工条件下，随着峰值电流的增加，高度均方根呈逐渐增大的趋势；在大电流小脉冲宽度加工条件下，随着脉冲宽度的增加，高度均方根呈逐渐增加的趋势；电加工参数对相关长度的影响相对来说比较复杂，对于不同的加工条件呈现出不同的加工规律。通过对光吸收率的测量发现，随着相关长度的增加，毛化表面对光吸收率逐渐减小，随着高度均方根与相关长度的比值的增加，毛化表面对光吸收率逐渐增加，在大峰值电流、大脉冲宽度的加工条件下，毛化表面对光吸收率有所下降。

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第一章 绪论

1 .1 研究目的和意义

1 .2 电火花加工技术发展概况

1 .3 基于提高吸光率的表面毛化技术方法概述

1 .4 本文主要研究内容

第二章 电火花加工毛化理论分析

2 .1 电火花加工相关理论分析

2 .2 电火花毛化加工及实验流程

2 .3 本章总结

第三章 电火花加工毛化实验研究

3 .1 实验材料及设备

3 .2 实验方案

3 .3 实验结果及分析

3 .4 本章总结

第四章 电火花毛化表面形貌分析

4 .1 描述毛化表面的相关参数简介

4 .2 毛化表面形貌相关参数的测量

4 .3 测量结果分析与预测

4 .4 本章总结

第五章 基于FD T D算法的毛化表面吸光性能仿真

5 .1 F DTD差分方程在电磁场计算中的应用

5 .2 随机粗糙表面光吸收率仿真

5 .3 仿真结果及其分析

5 .4 本章总结

第六章 电火花毛化表面吸光性能实验

6 .1 集总参数量热法简介

6 .2 电火花毛化无磁钢表面对光吸收率实验

6 .3 实验结论与分析

6 .4 本章总结

第七章 总结与展望

7 .1 主要工作回顾

7 .2 本课题今后需要进一步研究的地方

参考文献

在读期间发表的学术论文

致谢