光学晶体材料的各向异性对金刚石车削表面粗糙的影响

单晶脆性光学晶体材料是各向异性材料,在进行切削加工时,已加工表面的粗糙度将随晶向的变化发生改变.本文研究了金刚石超精密切削加工单晶材料时已加工表面粗糙度的变化规律,提出了解理面上的正应力与滑移面沿滑移向上的剪应力哪一个占主导地位正是加工表面的粗糙度呈各向异性分布的原因.最后,本文通过对单晶Ge(110)晶面、(111)晶面的切削试验验证了本文所提出的理论.     

基于单晶硅各向异性特征的纳米压痕过程有限元仿真研究

本文采用各向异性弹塑性材料本构关系,利用非线性有限元软件MSC.Marc建立了单晶硅纳米压痕过程的三维模型,分别用玻氏、维氏、圆锥形和球形压头对单晶硅（100）晶面进行了纳米压痕过程的仿真分析,研究了单晶硅对于不同形状的压头、不同压头半锥角、不同最大加载力的加、卸载响应特性。仿真结果表明,压入相同深度时,圆锥形压头所需载荷最小,材料对圆锥形和球形压入产生的应力应变分布呈现出各向异性,体现了单晶硅在不同晶向上的材料性能存在差异。当最大加载力为25mN时,仿真得出维氏压头在单晶硅（100）晶面产生的压痕深度约为300nm,与相应实验结果基本相符。     

镍基单晶合金[011]取向γ′相筏形化的有限元分析

研究1 040℃、137 MPa拉伸蠕变期间[011]取向镍基单晶高温合金中γ′相的演化方式.采用三维有限元方法计算单晶合金在有/无外加载荷时von Mises应力及弹性应变能密度在γ和γ′两相中的分布.结果表明:沿[011]取向施加拉伸应力时,(001)晶面的von Mises应力远大于(001)晶面的Von Mises应力,3个晶面的应变能密度差异驱动γ′相形成元素从变形较大的(001)晶面向变形较小的(010)和(100)晶面扩散,而γ相形成元素反向扩散,导致γ′相沿[010]和[100]取向扩散生长,形成垂直于[001]方向且与应力轴倾斜成45°角的层片状筏形组织.     

单晶金刚石晶体的机械研磨

为研究单晶金刚石晶体机械研磨过程中表层材料的去除机理,首先从理论上分析了单晶金刚石晶体在机械研磨过程中表层材料发生塑性变形的临界条件,并利用原子力显微镜对研磨后的（110）晶面和（100）晶面进行观测,发现两个晶面沿易磨方向〈100〉和难磨方向〈110〉研磨时的研磨表面都存在塑性变形后的纳米沟槽,表明表层材料实现了望性方式去除,但在相同的晶面和扫描范围内,沿易磨方向研磨的表面塑性沟槽数目少,表面波纹明显;而难磨方向的研磨表面塑性沟槽数目多,所获得的表面粗糙度低,对（110）晶面和（100）晶面各个研磨方向的最大塑性沟槽深度比较的结果表明,两个晶面的最大塑性沟槽深度具有显著的各向异性。     

利用硅的各向异性腐蚀技术批量制作压力传感器

介绍一种新颖的采用硅的各向异性化学腐蚀工艺形成压力传感器的技术.给出了各向异性腐蚀的机理,报告了三种不同腐蚀液(KOH,EPW,TMAH)的腐蚀工艺及实验结果.并结合腐蚀技术介绍了硅电容压力传感器的制作工艺.     

单晶物理性能随空间方向的变化

单晶晶格的各向异性导致单晶物理性质的各向异性,单晶的物理性质(如:材料热膨胀系数、弹性模量等)随空间方向变化。通过方向相关函数描述单晶物理性质随空间方向的变化,推导出单晶物理性质方向相关函数的一般形式,给出立方单晶和3m单晶物理性质方向相关函数的具体表达式,并将其     

注入能量对硅片的表面性能影响的研究

以单晶硅(111)作为研究对象,选用注入剂量为8×1015ions／cm2,注入能量分别为50,80和120 keV的C+注入方法对单晶硅片进行离子注入．利用原位纳米力学测试系统对C+注入前后硅片的纳米硬度和弹性模量进行测定,在UMT-2型微摩擦试验机上对C+注入前后硅片开展往复滑动微摩擦实验,研究其摩擦系数和声发射信号的变化,采用T-1000型表面轮廓仪测量C+注入前后硅片的磨损量,利用S-3000N型扫描电子显微镜表征C+注入前后硅片的磨损机理．结果表明,C+注入能量为50 keV硅片的纳米硬度和弹性模量大幅减小,而其他2种注入能量的纳米硬度和弹性模量与单晶硅相差较小;C+注入后硅片的减摩效果得到了提高,在小载荷下其摩擦系数大幅度降低,但在载荷达到一定值后,摩擦系数和声发射信号会迅速增加并且产生磨痕;注入能量为120 keV的硅片的减摩效果最佳,注入能量为80 keV和120 keV的硅片的抗磨性能较好;C+注入前后单晶硅片的磨损形貌在小载荷下以黏着磨损为主．     

PLD方法制备α—DLC薄膜硬度与应力研究

用脉冲激光沉积(PLD)方法,在单晶Si(100)面上制备超硬非晶类金刚石薄膜(α-DLC),研究了α-DLC的表面形貌、结构、应力、硬度及杨氏模量.原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)图像显示,薄膜表面平整、致密且光滑(最大均方根粗糙度仅为0.877nm).小角衍射(XRD)分析表明薄膜中的结构为非晶态并且有巨大的残余应力,计算表明,最大残余应力可达34.9GPa,并且与激光重复频率和能量密度成正比,一定温度的原位退火可以有效降低薄膜的残余应力;纳米压痕测试表明薄膜硬度>20GPa,弹性模量>200GPa.     

测量单晶硅片晶面弯曲的X射线方法

本文将单晶硅片的弯曲分成硅片整体弯曲和晶面弯曲两种情况,利用X射线多晶衍射仪和单晶体的结构特性,提出通过确定晶体表面和衍射晶面的法向偏差角来测量晶面弯曲的一种新方法。对(111)硅单晶片的测试表明,将此种方法和其它描述硅片弯曲的方法结合起来,可以成为研究硅片弯曲的有效工具之一。     

TMAH在压力传感器制作中的应用

介绍了四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液的腐蚀特性,论述了在单晶硅和多晶硅高温压力传感器的制作过程中,TMAH腐蚀液在浓硼终止腐蚀和各向异性硅杯腐蚀两个制作工艺中的应用。通过大量的实验得到了较为理想的腐蚀条件,取得了较好的腐蚀结果。     

Mechanism of brittle-ductile transition of a glass-ceramic rigid substrate

The hardness, elastic modulus, and scratch resistance of a glass-ceramic rigid substrate were measured by nanoindentation and nanoscratch, and the fracture toughness was measured by indentation using a Vickers indenter. The results show that the hardness and elastic modulus at a peak indentation depth of 200 nm are 9.04 and 94.70 GPa, respectively. These values reflect the properties of the glass-ceramic rigid substrate. The fracture toughness value of the glass-ceramic rigid substrate is 2.63 MPa?m1/2. The...     

1Cr11MoNiW1VNbN钢盐浴渗铬性能研究

为提高超(超)临界汽轮机气缸高温螺栓的抗咬死性能,对高温螺栓材料1Cr11MoNiW1VNbN钢进行盐浴渗铬处理,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察了渗层的组织,利用显微维氏硬度计和纳米硬度计分析了渗层的硬度、弹性模量和韧性,利用摩擦磨损试验机测试了渗层的耐磨性能,利用动电位极化曲线和高温氧化实验研究了渗层耐腐蚀性能.结果表明:1Cr11MoNiW1VNbN钢盐浴渗铬处理后的组织由Cr23C6和Fe-Cr铁素体(柱状晶)组成,渗层硬度和弹性模量较低,韧性较高,材料的耐磨性、耐电化学腐蚀和抗高温氧化性能得到了明显提高,这将是一种防止高温螺栓咬死的有效方法.     

Effect of optimal aging treatment on magnetic performance and mechanical properties of sintered Nd-Fe-B permanent magnets

The magnetic performance and mechanical properties including hardness, brittleness, fracture toughness and strength characteristics of the as-sintered and the optimal aged Nd-Fe-B magnets were examined in this work. A new method of Vickers hardness indentation combined with acoustic emission was used to test the brittleness of the magnets.The results show that the magnetic properties of the magnets could be improved through aging treatment, especially the intrinsic coercive force. But it is accompanied by a decrease of strength and fracture toughness. Theoretical calculation confirms that acoustic emission energy accumulated count value could be used to characterize the material brittleness. The bending fracture morphologies of the as-sintered and the optimal aged Nd Fe B magnets were investigated with the emphasis on the relationship between mechanical properties and microstructure using a field emission scanning electron microscopy(FE-SEM). The research results indicate that the intergranular fracture is the primary fracture mechanism for both as-sintered and optimal aged Nd Fe B magnets. Aging treatment changes the morphology and distribution of the Nd-rich phases, reducing the sliding resistance between Nd_2Fe_(14)B main crystal grains and lowers the grain boundary strength, which is the main reason for the strength and fracture toughness decrease of the aged Nd-Fe-B magnets.     

凝固偏析对氧化铝/铝-铜合金复合材料性能的影响

利用挤压铸造技术制备氧化铝／铝-铜合金复合材料，研究了凝固偏析对复合材料机械性能的影响．结果表明：复合材料在凝固过程中由于选择结晶，基体中的溶质元素偏聚在纤维／基体界面或晶界上；纤维加速了复合材料的时效强化过程，随着纤维体积分数的增加，复合材料的硬度、强度、弹性模量增大，而塑性下降；随着预制件预热温度的升高，冷却速度减慢，凝固偏析加剧，复合材料的机械性能下降．     

大掺量粉煤灰超高性能钢纤维混凝土的静动态力学行为

研究了4种不同钢纤维掺量(体积掺量分别为0%,1.0%,1.5%,2.0%)的大掺量粉煤灰超高性能混凝土的单轴压缩强度、弹性模量、单轴抗拉强度、弯曲韧性、断裂韧性、断裂能等静态力学行为,以及高速冲击、压缩作用下的应力波传播规律、应力–应变曲线和破坏特征等动态力学行为.结果表明:掺加钢纤维的大掺量粉煤灰超高性能混凝土的轴心抗压强度、弹性模量和抗拉强度略有增大,韧性指数、残余强度、断裂韧度和断裂能成倍提高;未能增加冲击、压缩作用下的应变率效应程度,但却增大动态应力–应变曲线下的面积,提高试件破坏的应变率阈值,使混凝土存在裂而不散的破坏现象.     

硅微机械加工的削角补偿技术

通过分析硅的结晶学特性及实验考察硅各向异性腐的择估腐蚀面和削角线，研究了尖角与玟角的掩模补偿方案，提取了削角因子，并且给出了针对于特定腐蚀深度的最佳补偿图形及设计参数。研究结果表明该方法可对硅微机械加工中凸角腐蚀的削角部分进行全面补偿。     

冻融循环作用下危岩体稳定性劣化机制及敏感参数分析

寒区危岩体常因温度起伏而受到冻融循环作用,使其力学性能劣化;而危岩体失稳破坏的实质是主控结构面的起裂和扩展问题,建立考虑断裂韧度劣化的危岩体稳定性分析方法能为寒区危岩体工程的长期稳定性评价提供理论依据.首先,根据断裂力学及冰冻结分离压力理论,考虑冻融循环作用对岩石Ⅰ型断裂韧度的劣化和结构面冻胀力,构建冻融循环作用下危岩...     

氮对Ti-6Al合金的铸态组织与性能的影响

采用熔铸工艺制备了w(N)=0.045~0.27%的原位自生氮化物增强钛铝基复合材料.分析测试了该材料的铸态组织和合金的力学性能.研究结果表明:在Ti-6A l的合金中,当w(N)=0.045~0.27%时,随着氮质量分数的增加,增强体的体积分数有所增加.Ti-6A l-xN中的氮化物较为细小.复合材料的硬度、抗压强度和弹性模量均高于Ti-6A l合金.随着氮质量分数增加材料的抗压强度、硬度和弹性模量增加.由压缩断口分析可知,基体为韧性断裂.随着氮质量分数增加,合金由韧窝 解理断口向具有解理特征的脆性断裂转变.     

Nanoindentation tests on single crystal copper thin film with an AFM

0　INTRODUCTIONThinfilmmaterialshavebeenwidelyemployedinmanyfieldssuchasmicroelectronics ,micro electro me chanicalsystems ,opticaldevicesandmagneticstoragematerials[1～ 4 ] .Theirmechanicalproperties ,whichmightdifferfromthosebulkmaterialswiththesamecomposi tion ,haveavitaleffectonreliabilityandservicelifeofthefilm .Therefore ,quantitativelycharacterizingtheme chanicalpropertiesofthefilmisincreasinglydemandedfortheapplications .Generallyspeaking ,themechanicalpropertiesofmaterialsonmacro…     

表面自然腐蚀后带缺陷管钢的力学性能研究

针对腐蚀对管道钢的力学性能的影响问题，对不同腐蚀程度的管道钢进行拉伸试验，研究不同腐蚀程度的管道钢其力学性能与腐蚀损失度之间的关系。并基于试验结果建立数值分析模型，分析腐蚀坑处应力状态。轴向拉力作用下，带腐蚀缺陷管道钢的断裂位置发生在深宽比最大的腐蚀坑处；表面腐蚀缺陷管钢的屈服强度、弹性模量与腐蚀损失度相关度较低，而屈服荷载和等效弹性模量随着腐蚀程度的增加而明显降低；腐蚀坑的最大深宽比是影响管钢腐蚀坑处的应力集中系数的主要因素。研究结果可为在役管线力学性能进行评估预测，对预防管道泄漏及生命周期提供分析依据。