不同摩擦环境下GO/UHMWPE复合材料摩擦学行为研究

为推动超高分子量聚乙烯(UHMWPE)在医学材料领域的应用,通过模压成型法制备氧化石墨烯(GO)/UHMWPE复合材料,并在干摩擦环境、去离子水及小牛血清中研究复合材料摩擦学行为。结果表明,随着GO的添加,复合材料的硬度明显增加。复合材料的摩擦系数在干摩擦过程中最大,去离子水过程中次之,小牛血清中最小。此外,同样条件下,GO/UHMWPE复合材料摩擦系数均比纯UHM WPE的大。三种条件下,磨损率与摩擦系数呈现相同的趋势,但是同样条件下,GO/UHMWPE复合材料磨损率明显小于纯UHM WPE。最后结合磨痕表面微观形貌,揭示不同摩擦环境下材料的磨损机制。     

四工作辊轧机轧制304不锈钢板件截面塑性变形分析

针对四工作辊轧机轧制304不锈钢板件存在变形量大、尺寸不稳定的问题,利用Solidworks软件建立四工作辊轧制系统有限元模型,采用Deform软件对304不锈钢板件在不同轧辊直径、轧辊转速和轧辊压下量下进行轧制仿真,分析其对轧件截面高度和等效应力分布的影响,根据轧制仿真分析结果设计制造了四工作辊轧机,并对不同压下量下仿真和生产的轧件截面高度进行对比分析。结果表明,轧件截面塑性变形可分为相互作用I区、过渡II区和变形III区,等效应力、等效应变和截面高度在I区最大,在III区最小且变化平稳,II区值位于两者之间并呈U型分布。     

铜化学机械抛光的弱缓蚀剂研究

利用电化学、接触角、化学机械抛光等试验研究一种新型环保的铜缓蚀剂聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone,PVP)的效果。结果表明:PVP在铜化学机械抛光中具有一剂多用的效果,将其与另一种环保弱缓蚀剂1, 2, 4-三氮唑(1, 2, 4-triazole,TAZ)混合使用,既能保证平坦化效果,又能实现工业生产所需的低压高去除率抛光,在粗糙度为2.28 nm时, 去除率达到1 291 nm/min。      

纳秒激光干式除漆的试验研究

随着国家对环保的要求越来越高,急需一种绿色环保的新方法来解决钢结构在去除老旧漆层上的问题。本文采用纳秒激光对除漆进行研究,探究了不同激光工艺参数(功率、频率、扫描速度及扫描次数)对Fe元素重量百分比和表面粗糙度的影响规律。结果表明:在预设的参数范围内,振镜扫描速度的变化对Fe元素重量百分比和表面粗糙度的影响最为显著。并确定了较佳的除漆参数:功率70W,振镜扫描速度1100mm/s,激光频率80kHz,扫描次数2次,得到了粗糙度在50～100μm之间且无漆层残留的加工效果。     

不同玻璃纤维含量对PTFE增强PEEK复合材料摩擦学性能的影响

以聚四氟乙烯(PTFE)为增强相,加入不同含量的玻璃纤维(GF),通过注塑成型方式,制备PEEK/PTFE复合材料,使用力学试验机进行拉伸试验,利用摩擦试验机进行表面摩擦试验,利用白光仪对磨痕数据和三维形貌进行观测,使用扫描电子显微镜对磨痕进行观测与分析。结果表明：当GF含量越高,复合材料最大应力越高,应力增大的斜率越明显。当GF含量增至30%,复合材料的最大应力提高至183 MPa。当GF含量逐渐升高,复合材料表面的摩擦系数降低。当GF含量为30%,复合材料的摩擦系数降至0.08。当GF含量为0、15%、30%,复合材料磨损率分别为3.59×10^-6、2.30×10^-6、1.78×10^-6 mm³/(N·m)。GF含量越高,复合材料的硬度越高,耐磨损性能越好。     

基于响应面法的单晶硅CMP抛光工艺参数优化

为提高单晶硅化学机械抛光(chemical mechanical polishing,CMP)的表面质量和抛光速度,通过响应面法优化CMP抛光压力、抛光盘转速和抛光液流量3个工艺参数,结果表明抛光压力、抛光盘转速、抛光液流量对材料去除率和抛光后表面粗糙度的影响依次减小。通过数学模型和试验验证获得最优的工艺参数为:抛光压力,48.3 kPa;抛光盘转速,70 r/min;抛光液流量,65 mL/min。在此工艺下,单晶硅CMP的材料去除率为1 058.2 nm/min,表面粗糙度为0.771 nm,其抛光速度和表面质量得到显著提高。      

光助芬顿反应对6H-SiC化学机械抛光的影响

为提高6H-SiC晶片化学机械抛光的材料去除率(MRR)并改善其表面质量,采用光助芬顿反应体系对6H-SiC晶片进行化学机械抛光,研究紫外光功率、抛光液pH值、H2O2质量分数和Fe2+浓度对6H-SiC晶片抛光效果的影响。使用原子力显微镜观察6H-SiC晶片表面质量,采用纳米粒度电位仪测量抛光液中SiO2磨粒的粒径分布及Zeta电位,利用可见分光光度法检测溶液中羟基自由基(·OH)的浓度并通过紫外-可见光谱分析紫外光的作用机制。结果表明:引入紫外光提高了6H-SiC的MRR,增大紫外光功率,MRR也随之增加;随pH值、H2O2质量分数和Fe2+浓度的升高,MRR先增大后减小;pH值影响磨粒间的静电排斥力及磨粒的分散稳定性,从而影响6H-SiC的MRR;与采用芬顿反应体系的抛光液相比,采用光助芬顿反应体系的抛光液中产生的·OH数量较多,说明紫外光能够增加反应体系中·OH的数量,从而促进6H-SiC晶片的表面氧化,提高6H-SiC晶片的MRR,并改善其表面质量。     

钢铁表面硅烷锆盐植酸复合转化膜耐腐蚀机理研究

为提高40Cr钢体表面耐腐蚀性能,采用双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物(BTESPT)、硝酸锆和植酸在40Cr钢表面制备了具有优异耐蚀性能的硅烷锆盐复合转化膜,采用正交实验法优选了硅烷锆盐复合转化液成膜的工艺条件。采用硫酸铜滴定实验、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及电化学测试对复合膜的耐蚀性、形貌、成分、膜层的电位特性进行分析。结果表明：硅烷锆盐复合膜最优工艺为硅烷浓度5%(体积分数),硝酸锆浓度为0.75%(质量分数),溶液pH值为4,反应温度25℃,反应时间50 s;通过硫酸铜点滴试验和电化学测试可以看出掺杂植酸的复合转化膜的耐蚀性比单一硅烷膜和硅烷锆盐膜得到了明显的提升;通过微观形貌观察可以看出,植酸的添加弥补了膜层缺陷,阻碍了腐蚀介质的扩散,增强了膜层的耐腐蚀性。     

高压氮气弹簧自动充气机压力控制

设计了一种高压氮气弹簧自动充气机的压力控制系统。该系统针对高压充气时冲击大、精度差等问题,研究了提高充气机充气精度的关键技术,如压力继电器的选型与控制、稳压蓄能器的设计、充气工艺优化等,并在此基础上设计了高压充气回路。实验结果表明,该系统控制精度高、充气结果稳定,能够很好地满足生产要求。