电磁微锻机构热效应模拟与实验研究

为研究电磁微锻机构在工作过程中的温度分布情况以及提高其功率密度,首先,在现有电磁微锻机构的基础上,从能量角度对其热效应与输出功率的关系进行分析,明确了热效应会限制机构的最大输出功率。然后,利用COMSOL Multiphysics软件分别对风冷和水冷方式下电磁微锻机构的温度场进行CFD （computational fluid dynamics, 计算流体力学）仿真分析,确定了不同入口边界条件下的等效对流换热系数;同时,根据等效对流换热系数与入口边界条件的关系,建立了该机构的瞬态温度分析模型。最后,搭建了电磁微锻机构温度测量实验平台,并对该机构的温升特性和稳态温度特性进行了实验研究。实验结果表明,所提出的电磁微锻机构热效应仿真分析方法较为合理、准确,可为微锻机构的温度控制和结构优化提供参考。     

不同尺度下石墨烯的磨损行为及其机制

石墨烯作为石墨的基本组成单元,其独特的二维结构与优异的减摩特性使其成为国内外摩擦学领域的研究热点.为了获得稳定的润滑效果,其抗磨损能力受到学者们的广泛关注.重点综述了石墨烯在不同尺度上磨损研究的进展.在微纳尺度上,详细地介绍了石墨烯的磨损行为、磨损机理和可以调控其耐磨性的微观因素(包括层数、界面作用力、缺陷、基底硬度、表面粗糙度、粘附力和自配副接触).在宏观尺度上,根据制备方法的不同,宏观石墨烯涂层主要分为两类:直接法或转移法制备的石墨烯薄膜与自组装法制备的石墨烯涂层.首先,介绍了直接法或转移法制备的石墨烯薄膜的磨损行为和机理,详细阐述了石墨烯薄膜在微纳和宏观尺度上磨损行为变化的根本原因,归纳了调控石墨烯薄膜磨损性能的典型方法.随后,介绍了自组装石墨烯涂层的磨损行为、机理及与薄膜的差异,并总结了增强其宏观磨损性能的策略与内在机制.最后,展望了石墨烯磨损研究的未来方向和实现石墨烯在宏观应用中尚待探索与解决的若干问题.     

沉积温度对硬质合金基体表面硼掺杂金刚石涂层性能的影响（英文）

采用热丝化学气相沉积法在硬质合金基体表面沉积一层硼掺杂金刚石(BDD)薄膜,沉积温度为450~850℃。研究沉积温度对硬质合金基体表面硼掺杂金刚石涂层性能的影响。研究结果表明,硼掺杂明显有助于提高金刚石涂层的生长速率。当沉积温度为650℃时,BDD薄膜在硬质合金基体表面的生长速率可达到544 nm/h。这可能是由于反应气体的硼原子降低了薄膜生长的激活能(53.1 k J/mol),从而加快了沉积化学反应速度。此外,拉曼光谱和X射线衍射结果显示,高浓度硼掺杂(750和850℃)会破坏金刚石的晶格结构,从而使薄膜内缺陷增加。综上,硬质合金基体表面BDD薄膜的优选沉积温度范围为600~700℃。     

CVD掺硅金刚石残余应力的X射线衍射和拉曼光谱分析(英文)

采用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱2种方法测量了不同硅碳比的CVD掺硅金刚石薄膜的残余应力。采用偏压增强热丝化学气相沉积装置在硬质合金基底上制备了掺硅金刚石薄膜,将正硅酸乙酯以不同的体积比溶解在丙酮中以使得反应气体中的硅碳比从0.1%变化到1.4%,从而控制掺硅金刚石薄膜的掺杂浓度。SEM和XRD的表征结果显示,随着硅掺杂浓度的增加,金刚石薄膜的晶粒尺寸减小,而金刚石(110)的晶面则逐渐占优。XRD法是测量入射角从0°到45°变化时对应的金刚石(220)面XRD衍射峰,并采用sin2ψ方法计算掺硅金刚石薄膜的残余应力。拉曼谱法则是通过检测金刚石特征峰偏移1332cm1位置的偏移量来测量残余应力。2种方法测得的残余应力随着硅掺杂含量的升高显示出良好的一致性,所有的硅掺杂金刚石的残余应力均为压应力,Si/C摩尔比为0.1%的薄膜具有最高的残余应力,为~1.75GPa(拉曼谱法)或~2.3GPa(XRD法)。随着硅掺杂浓度的进一步升高,薄膜的残余应力则稳定在~1.3GPa左右。