新型过约束正交并联六维力传感器测量模型与静态标定试验

面向航空航天领域对重载大吨位多维测力传感器的急需,通过引入冗余测力分支,提出一种适用于重载测力场合的新型过约束正交并联六维力传感器结构,在提高传感器结构刚度和承载能力的同时有效抑制了关节摩擦对多维力传感器测量精度的影响。基于螺旋理论,推导得到了该并联传感器一阶静力影响系数矩阵,建立理想状态下该新型过约束正交并联六维力传感器测量数学模型。考虑各测量分支的初始预紧力与刚度,基于传感器静力平衡方程与补充建立的位移协调方程,推导建立考虑初始预紧力与分支刚度因素下该新型过约束正交并联六维力传感器测量数学模型。在此基础上,设计并研制该新型过约束正交并联六维力传感器样机,搭建传感器加载标定与信号采集及处理试验系统,对新型过约束正交并联六维力传感器进行了加载标定试验。根据试验结果计算了传感器测量误差矩阵,分析得到了传感器测量精度,从而为重载过约束并联六维力传感器的开发与应用提供了参考。     

两步法制备黄铜表面超疏水肉豆蔻酸/TiO2涂层与性能研究

采用化学刻蚀法和复合改性两步法在黄铜基体上制备了超疏水肉豆蔻酸(MA)/TiO₂涂层(E-MAT)。通过接触角测量仪详细考察了刻蚀时间与刻蚀温度对黄铜疏水性能(刻蚀并改性后)的影响。结果表明,当刻蚀时间为55 min,刻蚀温度为30℃时,且经MA/TiO₂复合改性的黄铜表面可获得高达167.4°的水接触角。接着,采用SEM、CLSM、EDS、XRD与FTIR对E-MAT涂层进行了形貌与成分分析。分别利用砂纸磨损与胶带剥离实验研究E-MAT涂层的机械稳定性。此外,E-MAT超疏水涂层还表现出优异的自清洁性能。在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀测试显示E-MAT涂层自腐蚀电流密度下降至8.32×10^-5 A/cm²,腐蚀保护效率高达97.0%。可见,刻蚀-改性结合法操作简单,便于构造大面积金属基超疏水表面,具有广阔的应用前景。     

KDP晶体相变界面微观形貌及大台阶形成的AFM观察

采用原子力显微镜实时和非实时观察了不同过饱和度下KDP晶体(100)面相变界面微观形貌,观察到晶体从生长死区恢复生长的过程;首次得到大台阶形成过程的实时AFM图像,解释了大台阶的形成机理;分析了台阶失稳的原因。结果表明,不同实验条件下,KDP(100)面相变界面均呈现为台阶面。在低过饱和度下,生长台阶来源于螺位错;在较高过饱和度下,层状台阶列来源于二维核。     

L-丙氨酸掺杂下ZTS晶体法向生长动力学及化学侵蚀研究

通过对L-丙氨酸掺杂下ZTS(100)、(010)及(001)面法向生长速度的研究发现,各晶面法向生长速度随过饱和度的增加而线性增加;随掺杂浓度的增加,(100)面的法向生长速度先增大后减小,而(010)及(001)面的法向生长速度先减小,接着增大,然后又减小。分析表明(100)面以位错生长机制为主,(010)及(001)面以连续生长机制为主。利用光学显微镜在侵蚀后的(100)面观察到矩形位错蚀坑,蚀坑密度为33~308 mm-2;掺杂浓度为1%(摩尔分数)时,蚀坑密度最小。     

L-丙氨酸掺杂下KDP晶体成核特性及生长实验研究

通过实验测定了L-丙氨酸掺杂下KDP溶液的亚稳区和诱导期,根据经典成核理论计算了晶体成核的热力学和动力学参数,分析了L-丙氨酸对KDP溶液成核特性的影响。结果表明,随着掺入的L-丙氨酸浓度的增大,KDP的溶解度减小,亚稳区变宽,诱导期变长,溶液更加稳定。采用吊晶法进行了KDP晶体生长实验,发现其(100)面法向生长速度随掺杂浓度增大而减小,在过饱和度σ>0.04时,晶体(100)面的生长以二维成核生长机制为主。     

ZTS晶体(100)面生长过程的实时AFM研究

利用原子力显微镜(AFM)对不同生长条件下ZTS晶体(100)面生长过程进行实时观测发现,(100)面均呈现为台阶面,台阶分单台阶、聚并台阶和准聚并台阶3种。位错、缺陷和二维成核均可形成单台阶;聚并台阶以整体推移的方式生长,而准聚并台阶内的单台阶保持单台阶推移的特点。单台阶的推移展现出明显的各向异性。聚并台阶的聚并程度随着过饱和度增大而增大;台阶簇内台阶合并和不同生长源生成的沿不同推移方向推移的台阶相互影响引起台阶运动失稳均能导致聚并台阶的形成;聚并台阶列同步向前推移体现出生长的稳定性,随着生长进行,生长台阶各个位置的过饱和度差异会导致稳定性遭到破坏。另外发现,晶体表面存在优先成核位置,优先成核位置位于台阶边缘,且成核过程遵循成核—扩展—再次成核的规律性。     

ZTS晶体缺陷的实时AFM观测

利用原子力显微镜(AFM)对硫脲硫酸锌(ZTS)(100)面的生长过程进行实时观测研究,发现晶体表面凹陷及杂质对台阶推移的阻碍作用均有可能导致凹坑的出现;大台阶对凹坑和杂质的覆盖是包裹体产生的重要原因。首次观察到杂质分界点现象,不可移动杂质的存在不会终止台阶的推移。     

ADP晶体的生长丘、台阶微观形貌及台阶棱边能

ADP晶体{100}面族生长的实时与非实时AFM(atomic force microscopy,AFM)研究表明,过饱和度σ处于0.005～0.04,生长温度介于293～313K之间时,晶面上观察到位错生长丘和其它晶体缺陷所形成的生长丘,晶面主要为台阶推进方式生长;位错生长丘上空洞的出现与位错弹性理论相符;随过饱和度σ降低,台阶形貌会发生相应变化;生长温度为298K时,台阶棱边能不小于6.2×10-7J/cm2.     

pH值对ADP晶体(100)面生长的影响

通过对40℃、不同pH值和过饱和度下ADP晶体(100)面法向生长速度的研究,发现在同一过饱和度下,改变pH值后晶面的生长速度明显加快。实验数据显示,在过饱和度较低时,(100)面的生长以螺旋位错生长机制为主;过饱和度较高时,以二维成核生长机制为主,而且pH值的改变会促使ADP晶体在较低的过饱和度下就从位错生长机制向二维成核生长机制转变。利用实验数据计算出了不同pH值下、二维成核生长机制控制晶体生长时的台阶棱边能。最后,运用原子力显微镜(AFM)非实时观察了不同过饱和度、不同pH值下生长的ADP晶体(100)面的微观形貌,发现与正常pH值相比,在较低的过饱和度下,pH=2.5和5.0的晶面上就出现了二维核。