微射流抛光机理仿真及实验研究

为实现193 nm投影物镜光学元件的超光滑加工,介绍了一种非接触式微射流超光滑表面加工方法,对该方法的材料去除特性和超光滑加工效果进行研究.首先,采用计算流体动力学理论对其材料去除机理进行了仿真研究,通过对微射流流场的压力、速度和表面剪切力的分析得到其去除函数形状与表面剪切力的分布相反,呈现W型.随后,采用正交法对各工艺参数对抛光效果的影响进行了综合分析,结果表明材料去除效率随入射速度和磨料浓度的增大而增大,随工作距离增大而减小,并且工作距离具有显著影响,为实验研究中工艺参数的选取提供了指导意义.最后,在自研的微射流抛光机床上对一平面熔石英进行了抛光实验,加工样件表面粗糙度均方根值由初始的1.02 nm降为0.56 nm.实验结果表明,微射流抛光技术可以用于光学元件的超光滑加工.     

Li_2O-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃超光滑表面纳米划痕产生机理及抑制实验研究

对Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃超光滑表面进行了纳米划痕实验,测得微晶玻璃超光滑表面弹性-塑性与塑性-脆性转变的临界载荷分别为3.906 mN和29.78 mN.通过对微晶玻璃超光滑表面划痕产生机理进行分析,得出在纳米尺度的抛光加工过程中,抛光颗粒的载荷越接近弹塑转变临界载荷,则样品表面产生的划痕越少,越易获得无划痕的超光滑表面.通过对比抛光工艺优化前后的实验结果,可以看出优化后的抛光工艺对超光滑表面划痕的抑制效果较明显,证实了上述研究结果的正确性.该研究结果对于Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃超光滑表面加工具有一定的指导意义.     

Li2O-A12O3-SiO2微晶玻璃超光滑表面纳米划痕产生机理及抑制实验研究

对Li2O-A12O3-SiO2微晶玻璃超光滑表面进行了纳米划痕实验,测得微晶玻璃超光滑表面弹性一塑性与塑性．脆性转变的临界载荷分别为3．906mN和29．78mN．通过对微晶玻璃超光滑表面划痕产生机理进行分析,得出在纳米尺度的抛光加工过程中,抛光颗粒的载荷越接近弹塑转变临界载荷,则样品表面产生的划痕越少,越易获得无划痕的超光滑表面．通过对比抛光工艺优化前后的实验结果,可以看出优化后的抛光工艺对超光滑表面划痕的抑制效果较明显,证实了上述研究结果的正确性．该研究结果对于Li2O-A12O3-SiO2微晶玻璃超光滑表面加工具有一定的指导意义．     

无机材料超光滑表面的制备

随着光学、微电子、航天和激光技术的发展，在晶体或玻璃等无机材料上制备亚纳米级的超光滑无损伤表面已成为现代精密加工技术领域的重点研究课题。近年来，此项技术研究进展声速，不仅改进了传统的抛光技术，还出现了浮法抛光、离子束加工和弹性发射加工等新技术。系统介绍了超光滑表面的检测、制备技术及其发展，并讨论了抛光过程中的机械化学作用机理。     

K9光学元件的锥形约束射流抛光流场与加工实验研究

提出了锥形约束射流抛光的加工方法,将原本垂直的细小射流约束成几乎平行于工件表面的环形射流。使用Fluent软件对抛光流场进行数值分析,根据Preston方程建立了材料去除函数模型;并以K9玻璃为加工对象,利用自主设计的锥形约束射流抛光平台进行加工实验。结果表明,锥形约束射流抛光方法法向最大速度比切向最大速度小63.9%,从而减少射流在垂直于工件表面方向的冲击损伤;锥形约束射流抛光后,K9玻璃表面粗糙度在加工区域内呈“V”型分布,其算数平均粗糙度(Ra)值从95.40 nm降至14.52 nm,表面质量得到明显提高。锥形约束射流抛光主要依靠射流沿工件表面的剪切力,不仅有效减小了射流法向冲击力,对射流的约束还减小了射流束的发散;确定的表面去除函数表明该方法有望实现确定性抛光;另外,环形的射流出口提高了射流抛光的效率。     

沉积熔融法制备超疏水微结构表面

传统超疏水表面制备技术都有着各自的缺点,如加工成本高、受加工设备精度影响大、形貌尺寸随机性大。为得到低成本、形貌尺寸相对可控的超疏水微结构表面,提出了新型制备技术——沉积熔融法。通过金属颗粒悬浊液的自然沉积使微纳尺寸的颗粒均匀分布在金属表面,经熔融、再结晶使其与金属表面结合,再采用低表面能高分子修饰,制备出超疏水微结构表面。通过此方法采用锡铅合金在以黄铜、45号钢、6063铝合金基底上制备了超疏水微结构表面,并发现了金属基底材质与微结构表面的疏水性能之间没有必然关系。当微米尺寸的颗粒直径越小,制备的微结构表面的疏水性就越大。此外,相较于传统超疏水表面加工方法,沉积熔融法可实现微米级形貌的制备,且具有加工效率高、工艺简单、成本低廉、不影响原工件强度等优点,但其难以在弧形表面上应用的问题需要进一步研究。     

结合ELID磨削与磁流变光整加工的单晶硅反射镜超精密制造技术

分析了在线电解修整（ELID）磨削和磁流变光整加工（MRF）的加工原理与特点，充分结合这2种技术的优点对单晶硅反射镜进行纳米级精度的组合加工．首先进行ELID高效率磨削，在线检测工件表面误差后进行补偿磨削，使反射镜面加工成形，并获得较好的形状精度和表面质量．然后，利用磁流变技术进行确定性的光整加工，以减少反射镜的亚表面损伤，使加工表面的形状精度与表面粗糙度得到很大提高与改善．利用该组合工艺，对硅反射镜进行了系列的加工实验，高效率地得到了低于1nmRMS的表面粗糙度和69nmp-V形状精度的工件表面．     

微型胶囊机器人外壳的淹没式空化射流成形质量分析

目的 针对微型胶囊机器人外壳成形的技术难题,提出了一种基于淹没式空化射流冲击箔材的微型机器人外壳成形方法,分析了微型外壳的成形质量。方法 基于微型胶囊机器人外壳的特征尺寸设计模具,利用淹没式空化射流试验装置,完成了对T2铜箔的高能冲击成形试验,分析了淹没式空化射流的成形原理,讨论了微型外壳的成形深度、表面粗糙度、厚度减薄率以及纳米硬度。结果 在空化射流冲击成形过程中,微型外壳成形深度的增长率随成形时间的延长而减小,最大成形深度可达291.4 μm(模具最大深度为300 μm);成形后微型外壳表面粗糙度Ra值由0.789 7 μm逐渐增加至1.057 6 μm,厚度减薄率为10%~25%,纳米硬度提高了21.78%~46.64%,最大硬度增长率出现在刃口处。结论 在淹没式空化射流成形过程中,微型外壳的成形深度与模具的相当,微型外壳表面存在小幅度粗化现象,成形后减薄率降低,纳米硬度大幅提高,抵抗外界破坏能力提高。     

电化学射流加工的电场仿真及实验研究

首先建立电化学射流加工去除模型,并基于电解液喷射流场建立三维电场仿真模型,采用ANSYS进行三维电场仿真,得到工件阳极表面的电场强度分布规律。研究表明,电压和喷射距离对电化学射流加工速度的影响很大,喷射角度、喷嘴直径和喷射压力对电化学射流加工的速度影响较小,电解液浓度(电导率)对电化学射流加工的电场强度没有影响,但对电化学射流加工的电流密度影响很大,电解液浓度对电化学射流加工速度的影响很大。然后进行不同工艺参数下电化学射流加工材料去除率实验,结果表明电压、喷射距离和电解液浓度对材料去除率的影响很大,与电场仿真结果一致。最后以SKD11模具钢为例进行NaNO3和NaCl电解液的电化学射流加工的表面形貌观察,结果表明,采用NaCl电解液的电化学加工后工件表面存在"微裂纹";而采用NaNO3电解液的电化学加工后工件表面不存在"微裂纹",加工过程中工件表面有Cr析出,加工区域氧化膜厚度是不均匀的。     

对撞射流粉碎制备纳米氧化铝实验

通过制备纳米级氧化铝颗粒的实验,证实了对撞射流粉碎可以制备得到纳米氧化铝颗粒。同时,在氧化铝粉碎前添加了表面分散剂之后,降低了颗粒的表面能,防止了粉碎后颗粒的再团聚,改善了粉碎的效果。     

Influence of ultrasonic treatment on the characteristics of epoxy resin and the interfacial property of its carbon fiber composites

To enhance the interfacial property between a carbon fiber and epoxy matrix, an ultrasonic technique was used to treat the resin liquid and the impregnated fibers respectively. The effects of the treatments on the characteristics of the resin system and the fiber surface, as well as fiber/matrix interfacial bonding strength, were analyzed and discussed. The results indicated ultrasonic treatments significantly decreased the viscosity and surface tension of the resin system, and increased the wettability and the oxygen content of the fiber surface due to the ultrasonic cavitation effects. Microbond tests revealed much more increase of interfacial shear strength when the ultrasound was applied to the impregnated fibers, and combination failures of interface and matrix layer were observed from the pulled-out fiber surface.     

Mechanische Bearbeitung sprödharter Körper und Grenzflächenwechselwirkungen

The effect of surface adsorption on the machining of brittle materials In the present paper is shown the importance of interfacial phenomena in the machining (grinding, cutting) of brittle materials. Especially influenced are the rate of the abrasion, the cutting forces and the roughness of the surface.     

考虑空化效应的舰艇水下爆炸仿真研究

为了分析空化效应对舰艇水下爆炸冲击响应的影响。对一维Bleich—Sandler模型进行了数值仿真计算,验证了计算方法的正确性,分析了空化闭合二次加载产生的速度截断现象,并应用于二维中截面舰艇模型水下爆炸数值仿真。结果表明空化在冲击波到达结构表面后就会发生,空化闭合会产生显著的二次冲击加载作用。这在舰艇水下爆炸仿真计算中必须加以考虑。     

空化水射流的研究进展

空化现象是一种蕴藏着巨大能量的物理与化学现象,它能够影响到生活的方方面面,尤其对水利机械和水利工程的影响最为显著。随着科技的进步,人们越来越意识到空化现象所具有的巨大开发潜力,因而由原先的预防转而利用空化,尤以空化水射流的应用最为广泛。从空化水射流的研究背景着手,阐述了空化水射流在油气开采、生化环保工程、清洗除锈和材料表面改性强化等方面的应用研究进展,也提出了后续的发展方向。     

超光滑表面轮廓的绝对测量

本文提出了一种测量超光滑表面轮廓的绝对测量方法。采用微分干涉显微镜直接测量表面轮廓的差分，从而无需使用标准参考反射镜，并能有效在抑制机械振动等环境干扰对测量结果的影响。在不采取隔振和恒温等环境控制措施的一般实验室场合下，就可达到优于０．１ｎｍ的垂直分辨率和０．１５ｎｍ的表面轮廓重复测量精度。     

一种测定空化水喷丸工艺中冲击压力场分布规律的方法

空化水喷丸是用于金属材料表面改性的一项新技术,它依靠自身的技术特点和优势,在金属表面改性技术领域中引起许多学者的广泛关注。该工艺中的空化行为涉及高速、高压、多相、相变、湍流、非定常特性等复杂多变情况,对该工艺中的冲击压力场分布规律的求解和测量一直是该领域的难题。本研究使用FUJIFILM压敏纸对空化水喷丸工艺中冲击压力场的分布规律进行实验测定,同时利用X射线衍射仪对该工艺诱导残余应力分布规律进行了实验测定,结果表明利用压敏纸测定空化水喷丸工艺中冲击压力场分布规律的可靠性,同时也表明该工艺可以诱导金属材料的表层形成残余压应力。     

声化学主动力──声空化及其检测技术

本文简要介绍８０年代中期兴起的一个新的化学分枝─—声化学，从能量与物质相互作用的观点对声化学与其他化学分枝做了比较。井指出声化学的广阔应用前景。进而对声空化进行了讨论，强调声空化是声化学反应主动力的观点。最后详细介绍了声空化检测原理与方法的最新研究进展。     

Deformation behaviour in superplastic 5083 Al alloy during biaxial gas pressure forming with lubrication

Abstract

Effect of lubrication on deformation behaviour of a superplastic material has been given little attention, although it is important for industrial application. In this paper, a superplastic 5083 Al alloy under biaxial deformation was investigated by deforming the sheet into a cylindrical die cavity with and without lubrication. Several interrupted tests were performed to bulge the sheets to various depths for two different strain rates, the formed parts were then utilised to evaluate the effect of lubrication on metal flow, thickness distribution and cavitation. It was found that reducing the interfacial friction by use of a lubricant improved the metal flow after the deformed sheet had made contact with the bottom surface of die. Changes of the metal flow during forming not only developed a better thickness distribution of the formed part, but also reduced cavitation levels.     

高效加工技术及其应用研究

在机械加工领域,切削加工是应用最广泛的一种加工方法,其发展方向主要是研究高速切削,对超硬材料加工,主要是发展磨削、超声和放电等高效复合加工技术。章介绍对高效切削加工和高效复合加工技术的理论研究和技术开发与应用及所取得的重要成果,主要包括高速切削基础理论、陶瓷刀具材料研究新体系和超硬材料断续磨、超声和电火花的复合加工理论与技术的研究开发。生产实际应用结果表明,高效加工技术可以大幅度提高加工效率,改善加工表面质量,降低加工成本。     

SiC纤维增强钛基复合材料界面反应机理

本文应用相图和扩散通道理论分析了SiC/Ti复合材料界面反应的过程及界面区微观形貌,SiC纤维的表面状态直接影响着SiC/Ti界面反应的扩散通道。在SiC纤维表面涂覆TiC,或涂覆碳基涂层使Ti₃SiC₂层优先形成,能有效地控制界面反应,保护SiC纤维,界面区中反应产物层的排列顺序不一定与扩散通道所示的相顺序一一对应。