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.     

单晶硅表层机械力学特性的各向异性分析

为探究挠性筋结构单晶硅材料的各向异性特性以及KOH腐蚀工艺对其力学性能的影响规律,进行纳米压痕实验,并结合原子力显微镜观察单晶硅表层3个主晶面上压痕裂纹形貌随晶向的变化规律,分析单晶硅材料表层弹性模量、硬度、断裂韧性等机械力学特性参数在(001)、(110)及(111)3个主要晶面上沿各个晶向的变化规律;分析挠性筋结构单晶硅材料(001)晶面的KOH腐蚀工艺对其材料表面机械特性的影响规律.结果表明:挠性筋单晶硅在(001)晶面上弹性模量的各向异性变化幅度明显,硬度及断裂韧性各向异性的变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(110)晶面弹性模量和断裂韧性的各向异性变化幅度明显,硬度各向异性变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(111)晶面硬度值、弹性模量及断裂韧性参数的变化幅度幅值均较小;确定了单晶硅表层3个晶面裂纹最易扩展的晶向方向,KOH腐蚀工艺使得单晶硅表面质量降低,腐蚀后暴露的表面微裂纹、缺陷等会使得单晶硅(001)晶面表层硬度、断裂韧性降低,从而降低了挠性筋结构的实际断裂强度.     

DD5镍基单晶高温合金缓进磨削表面完整性研究

为控制单晶涡轮叶片榫齿缓进磨削成形表面质量,通过实验研究缓进磨削工艺参数对DD5镍基单晶高温合金磨削表面完整性的影响规律。实验结果表明,当砂轮线速度在15～30 m/s、工件进给速度在120～210 mm/min、磨削深度在0.1～0.7 mm参数范围内,磨削表面垂直磨削方向粗糙度在0.56～0.74μm范围内,沿磨削方向粗糙度约为垂直磨削方向粗糙度的1/5。三维形貌和表面纹理测试结果表明磨削表面存在明显的因磨粒耕犁和划擦而产生的表面凹槽和材料隆起现象,不同工艺参数下磨削表面凹槽和隆起材料的长度和高度有较明显变化;砂轮线速度对沿磨削方向凹槽和隆起长度影响较敏感;磨削深度和工件进给速度对垂直磨削方向的凹槽和隆起轮廓起伏程度敏感。磨削表面出现了不同程度加工硬化,最高达11.6%,最大硬化层深度达到110μm;磨削表面层出现明显塑性变形,γ相沿着磨削方向出现不同程度的滑移变形,立方化的γ′相出现了偏移、扭曲、破碎断裂现象,最大塑性变形层厚度为2.92μm; DD5缓进磨削塑性变形是加工硬化产生主要原因。实验结果对DD5榫齿磨削提供理论指导。     

光学元件研磨加工裂纹形成过程数值模拟

针对传统有限元方法过度依赖于网格,计算时磨粒和工件接触区域的网格畸变严重,很难模拟脆性材料加工中材料内部裂纹的形成过程这一问题,利用光滑粒子流体动力学法建立单个磨粒切削加工过程的FE/SPH耦合有限元模型,对熔石英材料研磨过程进行数值模拟,为脆性材料切削过程的仿真提供了新途径.系统分析研磨加工中亚表层裂纹的形成过程以及切削参数对亚表层裂纹深度的影响规律.仿真结果表明:磨粒刚开始切入工件时材料处于弹/塑性变形阶段,随后在磨粒的挤压及撕扯作用下,材料内部产生大量微裂纹,微裂纹的合并、连通和扩展最终形成了平行于工件表面的横向裂纹和垂直于工件表面的纵向微裂纹,导致工件材料的脆性断裂去除.     

用布里渊散射法测量Li_2B_4O_7单晶的弹性系数和压电系数

首先简单叙述了用布里渊散射(Brillouin Scattering)测量晶体的弹性系数和压电系数的方法,并测得了国内首次生长出来的无芯Li_2B_4O_7单晶的全部弹性系数和压电系数,同时指出,该晶体在(100)晶面内声波传播沿[0,0,1]方向最慢,为5164m/s;沿[0,3~(1/2)/2,1/2]方向最快,为7505m/s,沿[1,0,0]和[0,1,0]方向声波传播速度为7087m/s。     

金刚石车削单晶锗和硅

本文研究了金刚石车削单晶锗、硅时表面粗糙度随切削方向的变化规律。研究表明：表面粗糙度与切削方向和解理面的夹角有关，夹角越大，切削力在垂直于解理面方向上的分力越大，材料越倾向于产生解理破坏，表面粗糙度越大；反之，材料越倾向于滑移变形，表面粗糙度越小     

冷变形织构沿纯铜线材径向分布的研究

为了探讨显微组织与形变织构的相关性,对纯铜线材运用精确的线材织构测定方法进行织构测定,采用取向分布函数法（ODF）分析了织构沿纯铜线材径向的分布．研究表明：单晶铜线材表面织构组分由（100）,（112）与（110）组成．由表及里（100）呈现增加趋势,并在中心层成为主要织构组分;（112）先增加后减少;（110）呈现减少趋势．多晶铜线材表面织构组分有（100）,（111）,（112）．由表及里（100）呈现先增加后减少;（111）呈现增加趋势,并在中心层与（100）成为主要织构组分;（112）先减少后增加．     

生物单层膜调控不伺形貌方解石单晶生长研究

研究了二棕榈磷脂酰胆碱生物Langmuir单层膜对不同形貌碳酸钙晶体的成核和取向生长的调控作用．利用X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）等技术对晶体的结构和形貌进行了表征和观察．结果表明,在生物单分子膜诱导作用下,通过改变饱和溶液中的Ca2＋浓度,可以获得块状和花瓣状不同形貌的碳酸钙晶体,且均为沿（104）晶面取向生长的方解石单晶,并进一步探讨了生物单层膜在晶体生长上的调控机理以及Ca2＋浓度对膜控晶体形貌的影响机制．     

单晶碳化硅晶片高效超精密抛光工艺

为改善现有碳化硅抛光方法存在的效率低、有污染、损伤大等问题,提出采用机械研磨与光催化辅助化学机械抛光组合工艺抛光单晶碳化硅晶片.光催化辅助化学机械抛光利用纳米二氧化钛在紫外光照射下生成羟基自由基的强氧化作用原子级去除碳化硅.通过L9(33)正交试验研制光催化辅助化学机械抛光抛光液,采用对碳化硅晶片表面粗糙度跟踪检测的方法确定优化加工工艺.甲基紫有机显色剂静态氧化试验结果表明:光催化剂对抛光液氧化性的影响最大,其次是电子俘获剂,再次是分散剂;较好的抛光液配方为二氧化钛0.5 g獉L-1、过氧化氢1.5 mol獉L-1、六偏磷酸钠0.1 g獉L-1.确定的优化抛光工艺为:采用5μm和2μm金刚石微粉分别研磨单晶碳化硅晶片30 min,材料去除率分别为8.72μm/h和4.56μm/h;然后采用光催化辅助化学机械抛光单晶碳化硅去除机械研磨带来的损伤,粗抛光选用0.5μm氧化铝微粉抛光60 min,精抛光选用0.05μm氧化铝微粉抛光50 min,粗抛光和精抛光的材料去除率分别为1.81μm/h和1.03μm/h.用该工艺抛光单晶碳化硅,获得的表面粗糙度约为0.47 nm,基本能满足单晶碳化硅高效、超光滑、低损伤的抛光要求.     

工艺参数对磨削硅晶圆亚表面损伤裂纹的影响

为研究粗磨硅晶圆亚表面微裂纹,采用截面显微观测法,实验研究了粗磨工艺下砂轮进给速率、砂轮转速和硅晶圆转速对晶圆亚表面裂纹的影响.结果表明:磨削后晶圆亚表面斜线裂纹和折线裂纹占70%,中位裂纹、分叉裂纹和横向裂纹占30%,裂纹形状与工艺参数的关系不大.裂纹深度从晶圆圆心向外逐渐增大,〈110〉晶向裂纹深度稍大于〈100〉晶向.裂纹深度随砂轮进给速率增大单调增加,随砂轮转速增大单调减小.裂纹深度与晶圆转速之间的关系复杂,晶圆转速增大时,裂纹深度先是减小,然后增大.提出了磨削工艺参数的优化措施.     

用弯曲成形磨具研磨抛物面的方法

用弯曲成形法制作磨具是抛物面零件高速研磨的新方法。其原理是材料力学中梁的弯曲变形理论。为提高计算精度,直接求解梁弯曲变形的非线性方程1/p=N(x)/EJ,根据欲加工非球面的母线方程,选择特定的加载方式和大小,并适当调节梁的截面的几何尺寸,可使梁的变形曲线与非球面的母线方程一致,这样用变形后的梁作成磨具,加工出的曲面就是所要求的非球面。根据理论分析与计算,进行磨具设计及方案优化,制做了一种适合凸抛物面零件研磨加工的磨具,该磨具结构简单,制做成本低,适用范围广,便于操作,成形精度高。研磨实验结果表明,采用弯曲成形法设计的磨具能够进行研磨加工抛物面的零件,研磨塑料工件廓形平均误差达到0.0521mm,研磨金属材料工件廓形平均误差达到0.0279mm。     

固着磨料研磨不锈钢产生划痕的研究

本文讨论了采用固着磨料高速研磨类似不锈钢这样的韧性材料时,工件表面容易产生较深划痕这一现象。发现了这主要是因为不锈钢在研磨时,磨下的磨屑不易折断,冷却液不能及时将其冲走,它们易嵌入磨料间较软的结合剂中,参与磨削所致。本文着重研究了划痕随着研磨压力、主轴转速的变化关系,从而为保证工件的表面研磨质量,提供了合理的理论依据。     

鸡卵壳超微结构及矿物组成研究

用SEM、XRD及IR研究了宁夏鸡卵壳微结构及矿物特征.研究结果表明,鸡卵壳由晶体层、栅栏层、锥体层和壳膜层4种结构层组成,外表面分布有气孔和龟裂纹,内壳膜由网状的蛋白质组成;卵壳矿物成分主要为方解石型碳酸钙,晶体层中方解石(110)、(113)和(202)衍射面垂直外表面定向排列.该研究结果对鸡卵壳综合利用具有重要意义.     

The theoretical study of O<Subscript>2</Subscript> adsorption on NiTi (100) and (110) surfaces

The discrete variational Xa method (DV-Xα) within the framework of density-functional theory was applied to study O₂ molecule adsorption on NiTi (100) and (110) surfaces. The bond order and charge distribution between Ti and O atoms for two possible O₂ molecule adsorption ways on NiTi (100) and (110) surfaces were calculated. It is found that the adsorption way for O−O bond perpendicular to NiTi surface is preferred to that for O−O bond parallel to NiTi surface, and O₂ molecule only interacted with one nearest surface titanium atom during the adsorption process. Mulliken population and the partial density of state analysis show that the interaction between Ti and O atoms is mainly donated by O 2p and Ti 4s electrons on NiTi(110) surface, O 2p and Ti 4s, 4p electrons on NiTi(100) surface, respectively. The total density of state analysis shows that NiTi(100) surface is more favorable for O₂ molecule adsorption. HUA Ying-jie: Born in 1966. Funded by the National Natural Science Foundation of China (No. 50081001)     

直流平面电磁泵流槽结构的实验研究

目的　研究直流平面电磁泵流槽结构与静压头的关系和相对效率 .方法　在以水银为传输介质的模拟直流平面电磁泵上进行实验 ,测量不同流槽结构在相同工作参数下静压头的大小 ;并以理论计算值为1 0 0 %的效率 ,计算了不同流槽结构的相对效率 .结果　不同结构的流槽 ,在相同工作参数下产生的静压头不同 ,相对效率有很大的差别 .结论　电磁泵的流槽结构对电磁泵的压头及相对效率有显著影响 .抑制工作电流的漫流 ,优化电力线方向 ,尽可能减小流槽腔体表面积 ,增强进液口的封口力等结构因素是提高电磁泵效率的重要途径     

Distribution of calcium carbonate in the process of concrete self-healing

The complete deposition distribution process of calcium carbonate is summarized in three directions of cracks. Distribution of calcium carbonate in the self-healing process of microbial concrete is studied in detail, with the help of a variety of analytical techniques. The results show that carbonate deposits along the x-axis direction of the cracks. The farther from the crack surfaces of concrete matrix in x-axis direction, the more the content of the substrate, the less content of calcium carbonate. Gradual accumulation of calcium carbonate along the y-axis direction is like building a house with bricks. Different repair points are gradually connected, and ultimately the whole of cracks are completely filled. In the z-axis direction, calcium deposits on the surface of fracture direction, when the crack is filled on the surface, because the internal crack hypoxia in the depths of cracks hardly produces calcium carbonate.     

Banded Spherulites Grown from Poly（trimethylene terephthalate） Solution-cast Film

Various morphologies of poly（trimethylene terephthalate） （PTT） solution-cast thin films at different crystallization temperatures were investigated by polarized light microscopy （PLM）,atomic force microscopy （AFM） and transmitted electron microscopy （TEM）.In the range of 110-150 ℃,banded spherulite occurred and banding space gradually decreased along the radial direction from the primary nucleation site.Between 160 and 170 ℃,normal non-banded spherulite was found.Above 170 ℃,banded configuration occurred again.Lamellar growth direction of banded spherulite was determined to the crystal a-axis.     

晶体器件设计原理

由于晶体的折射率随传播方向而变,因此晶体元件的设计更困难.利用光线轨迹公式,作者提出了设计晶体器件的方法,阐明设计公式中各物理量的计算方法.利用该方法,设计了一个双焦透镜,它具有很小的波程差,用它制成的双焦表面微轮廓仪具有很高的精度.