纳米金刚石抛光液制备及应用

随着光电信息产业的迅猛发展,纳米金刚石抛光液成为了超精密抛光领域的研究热点.本文首先总结了国内外专家、学者关于纳米金刚石微粉在水性和油性介质中的分散方面的一些研究工作,对微粉在介质中的分散、稳定机理进行了初步的探讨;并对纳米金刚石抛光液的制备以及抛光液在半导体硅片、计算机硬盘基片、计算机磁头、光纤连接器以及其它材料的表面超精密抛光应用进行了综述.水基纳米金刚石抛光液可能是未来抛光液的发展方向.     

CeO2纳米粒子抛光液分散稳定性及其化学机械抛光特性研究

目的制备性能优良的CeO_2纳米粒子抛光液。方法通过使用不同种类及不同浓度的分散剂制备了一种良好的CeO_2纳米粒子抛光液,采用激光粒度仪,紫外可见分光光度仪等对其进行了表征,进而研究了其在石英玻璃片化学机械抛光中的特性。结果不同分散剂的分散作用不同,且分散剂的浓度直接影响分散效果。离子型分散剂主要通过静电稳定作用实现抛光液的分散稳定,而非离子型分散剂则通过空间位阻作用实现抛光液的分散稳定。阴离子型分散剂与非离子型分散剂的分散稳定效果明显强于阳离子型分散剂,而阴离子型分散剂与非离子型分散剂混合复配后的分散稳定效果又强于单一分散剂的效果。结论混合复配型分散剂配制的CeO_2纳米粒子抛光液静置72 h后仍分散均一稳定,基本可以满足抛光液分散稳定性能的要求。配制的CeO_2纳米粒子抛光液在石英玻璃化学机械抛光中主要通过纳米粒子的吸附作用实现材料的去除,抛光后的石英玻璃表面无划痕,表面粗糙度可以达到10 nm左右,有效提高了石英玻璃的抛光质量。     

超声波以及分散剂对纳米金刚石在水性介质中分散行为的影响

研究了不同的超声波时间和分散剂对纳米金刚石颗粒分散性能的影响。分别使用相同的超声波功率不同的超声波时间,以及在相同的超声波时间及功率下使用不同的分散剂对纳米金刚石的分散行为进行研究。实验结果表明:随着超声波时间的延长,纳米金刚石抛光液中磨料平均粒径有明显下降趋势。不同的分散剂对纳米金刚石分散的效果不同。实现纳米金刚石颗粒的分散需要机械力和化学力的双重作用。在超声波功率为650 W,超声时间240min,加入分散剂STH可以得到一个平均粒径为167.4nm的稳定的纳米金刚石分散体系。     

纳米金刚石作为抛光材料的应用

抛光是金刚石应用的传统领域,即使在今天,抛光包括超精磨仍是仪表和机械制造工艺过程中的一个最重要环节。可是,常用的磨料颗粒尺寸均大于0．1μm（100nm）,已不能满足高级光学玻璃、晶体、宝石和金相表面的超高精度的表面加工。纳米金刚石兼具有金刚石和纳米颗粒的双重特性。纳米金刚石的易团聚性是严重影响其未能大量应用的重要原因。分散与分级技术是其能否实实在在服务于现代工业和科学技术的关键。初步研究结果表明,纳米金刚石应该是一种理想的超精抛光材料。本文对其发展现状,团聚与分散及其初步应用的效果等做了简要的阐述。     

磨粒类型对K9玻璃剪切增稠抛光的影响

目的 采用剪切增稠抛光方法对K9玻璃进行抛光,以工件表面粗糙度Sa为评价指标,研究不同磨粒抛光液对K9玻璃的抛光效果。方法 采用金刚石、CeO2、Al2O3和SiO2等4种单一磨粒,以及金刚石+SiO2混合磨粒,制备了不同的剪切增稠抛光液,并测试其流变特性。以?20 mm K9玻璃圆片为工件,首先在相同磨粒浓度下,进行4种单一磨粒抛光液的抛光实验,观测在抛光时间不同时工件表面粗糙度Sa的变化情况,比较4种抛光液的抛光效果。然后,对比CeO2抛光液与金刚石+SiO2混合磨粒抛光液的抛光效果,并分析讨论混合磨粒抛光液的材料去除过程。结果 使用CeO2抛光液抛光35 min后,将工件的表面粗糙度Sa从(233.1±15.2)nm降至(1.6±0.2)nm;金刚石抛光液次之,在抛光55 min后工件的表面粗糙度Sa达到(1.86± 0.2)nm;Al2O3抛光液的效果相对最差。采用SiO2(质量分数10%)+金刚石(质量分数5%)抛光液,在抛光5 min后工件的表面粗糙度Sa比CeO2抛光液的低53.3%;在抛光35 min后,工件的表面粗糙度Sa从(230.7±10.5)nm降至(1.43±0.9)nm。在金刚石(质量分数5%)抛光液中添加不同浓度SiO2磨粒的抛光实验中发现,在抛光初始阶段,抛光效率随着SiO2磨粒浓度的增加而增大。结论 CeO2抛光液和SiO2(质量分数10%)+金刚石(质量分数5%)抛光液的抛光效果相对最优,后者在低表面质量时的抛光效率更高。     

氮化硅陶瓷滚子的油基磁流变抛光液研究

针对氮化硅陶瓷滚子磁流变抛光的工艺技术,提出了所用油基磁流变抛光液的基本要求,确定了该磁流变抛光液的各组分及其最佳体积比,并研究了配制方法;利用陶瓷滚子抛光试验机研究了磁流变抛光液不同抛光磨料、不同粒径对氮化硅陶瓷滚子抛光质量和抛光效率的影响规律。结果表明:配制的磁流变抛光液具有良好的稳定性,能够满足氮化硅陶瓷滚子的抛光要求;抛光效果随着抛光磨料及其粒度大小的不同而不同,其中以氧化铝为磨料的磁流变抛光液对陶瓷滚子抛光的表面粗糙度值最小,以金刚石微粉M1.5/3为磨料的磁流变抛光液对陶瓷滚子抛光的材料去除率最高。     

纳米碳化硅抛光液的制备及其对蓝宝石晶片抛光性能的研究

制备了一种纳米SiC抛光液,用透射电镜观察其粒子形貌,通过纳米粒度仪研究了分散剂种类对悬浮液中SiC的粒径分布和Zeta电位的影响,并用制备的抛光液对蓝宝石晶片进行化学机械抛光。使用原子力显微镜观察蓝宝石晶片抛光后的表面形貌。结果表明:SiC磨料在以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为分散剂的悬浮液中分散效果最好;在相同试验条件下,采用质量分数1%的SiC抛光材料的去除速率最大,为24.0 nm/min,获得蓝宝石晶片表面质量较好,表面粗糙度R a为2.2 nm。     

水基纳米金刚石悬浮液的制备与应用

通过对纳米金刚石进行解团聚分散、提纯与分级,制得了高纯、粒度分布在100nm以下的水基纳米金刚石悬浮液,并用XRD、SEM、SAXS、Zetasizer3000HS等对金刚石的晶体结构、粒度与形貌、表面电性、纯度等性质进行了表征,进而研究了纳米金刚石抛光石英晶体的性能。结果表明：纳米金刚石对石英晶体具有良好的抛光效果,在20μm×20μm范围内获得表面粗糙度Ra为0．214nm的超光滑表面。     

纳米氧化铈抛光液对钌的化学机械抛光

采用液相沉淀法制备了纳米CeO2磨料,利用X射线衍射(XRD)表征其物相组成.通过纳米粒度仪研究了分散剂种类、热处理温度对CeO2磨料制备的悬浮液的粒径分布和Zeta电势的影响.用由CeO2磨料制备的抛光液对钌进行化学机械抛光,采用原子力显微镜观察钌片表面的微观形貌.结果表明:制备的粉体是具有立方萤石型结构的纳米CeO2,其晶粒尺寸随热处理温度的升高而增大;CeO2磨料在以六偏磷酸钠(SHMP)作为分散剂的悬浮液中分散效果最好;在抛光压力为6.9 kPa,抛光台转速为50 r/min,抛光液流量为50 mL/min,抛光液pH值为10.0,抛光液主要组成(质量分数)为1％ CeO2,1％(NH4)2S2O8,0.01％ SHMP的条件下,钌的抛光速率达到9.0 nm/min,表面粗糙度Ra值为2.2 nm.     

纳米金刚石应用中存在的几个问题

本文介绍了纳米金刚石的发展历史及目前的研究状况。提出了在纳米金刚石应用中存在地问题：纳米金刚石中的C元素含量及纳米金刚石相的含量；纳米金刚石的分散技术问题和纳米金刚石的分级技术问题，这些技术问题不但存在于纳米金刚石的研究中，而且也普遍存在于所有的纳米粉体材料中，这些急待解决的技术问题严重制约了纳米粉体材料的广泛应用。     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

Development of the technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes

The technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes producing welded joints with high strength parameters has been developed. The numerical values of the main parameters of the conditions of ultrasonic welding of the Capron tapes are determined. It is shown that the increase in the amplitude and welding pressure shortens the welding time. The experimental results show that the Capron tapes are characterized by geometrical homogeneity in both the transverse and longitudinal direction so that the welded joints can be produced both along and across the tape.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

钢管穿孔机主减速机振动分析

宝山钢铁股份有限公司钢管分公司的穿孔机下辊主减速机在大定修前,减速机轴和下辊大电机的振动情况严重,诊断部门对该减速机进行了测振分析,结合对电机振动、减速机振动的频谱分析和对轴承的故障频率成分分析,找出了主减速机振动的原因是轴承损伤。该分析结果与解体检查的结果相一致。     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

高等教育国际化与中国高等教育施化力培育

本文从化层、化型、化向与化力等方面考察高等教育国际化的应然本质属性 ,描述与分析中国高等教育在国际化潮流中表现出的发展态势 ,针对种种态势提出中国高等教育核心施化力培育战略 ,以使中国高等教育乃至世界高等教育真正地走向国际化     

Modelling of processes of thermochemical treatment of metals: traditions of Russian scientific school

Abstract

The paper is devoted to 100th anniversary of the outstanding Russian scientist professor Yuriy Mikhailovich Lakhtin – the founder of the world-famous scientific school of surface strengthening of metals and alloys. Lakhtin's scientific school is recognised for its contribution into research of processes of thermochemical treatment of metals and especially of nitriding. Today at the Department of Metal Science and Heat Treatment of MADI his followers continue the traditions of Lakhtin's scientific school. The development of technologies of surface engineering is based on complex modelling of physical processes realised by thermochemical treatment of metals. Thermodynamic models describe the interaction between metals and components of saturating atmosphere and predict phase composition of diffusion layer. Diffusion models of kinetics of saturation of metals allow us to calculate the rate of growth of diffusion layer and regulation of its depth and structure. Structural models determine quantitative dependence between parameters of structure (grain size, dispersed particles, etc.) and mechanical properties. These models allow us to estimate the level of strengthening by control of structural specifics of strengthened layer. On the basis of this complex of models, new efficient technologies of surface strengthening are developed.     

冲压件小螺纹底孔翻边参数的修正

结合长期的实践体会,分析了冲压件小螺纹底孔翻边参数,对冲压件小螺纹底孔部分翻边参数进行了有效的修正,修正后的参数在长期的运用中效果较佳。     

AGC系统液压缸位移传感器的软修正

针对液压缺模拟位移传感器LVDT存在增益漂移的问题，研究出一套校正方法。其特点是利用轧机上的压力传感器及电动压下位移传感器来校正液压缸位移传感器，得出修正系数k。修正后，AGC系统运行状态明显稳定，控制精度进一步提高。