多孔硅残余应力的研究

利用电化学腐蚀的方法在p型单晶硅(100)衬底上制备了多孔硅薄膜。利用微拉曼光谱法分别测量了处于湿化—干燥—再湿化3个阶段的多孔硅薄膜的拉曼频移,对多孔硅内应变引起的频移改变量和纳米硅晶粒因声子限制效应引起的频移改变量进行分离,找到多孔硅薄膜残余应力与拉曼频移之间的关系式。利用这一关系式,对不同孔隙率的多孔硅薄膜的残余应力进行了计算,获得了和声子模型拟合方法相一致的结果。研究中发现,多孔硅表面残余应力随孔隙率的增加而线性增大,其原因为随着孔隙率的增加,多孔硅晶格常数增大,且干燥过程中残液的蒸发产生的毛细应力使多孔硅薄膜与基体硅间晶格错配程度增大造成的。     

静电式微开关硅悬臂梁的变形分析

介绍了一种计算微开关的硅悬臂梁在电场力作用下的变形的方法 ,由于作用在梁上的载荷随着梁的变形而变化 ,用积分法计算存在相当困难 ,以下提出了一种计算变形的新方法 :将梁分为m个小段 ,则梁上的分布力可近似为m个集中力 ,将初始均布载荷分成n步 ,逐步加载 ,在每个载荷步后根据变形结果修正m个集中力 ,同时增加一个载荷增量 ,作为下一步的载荷。只要m和n取到充分大 ,就可得到梁变形的精确结果     

硅悬臂梁脉象传感器温度补偿

阐述了采用硅悬臂梁制造的脉象传感器结构、设计和温度补偿原理。实验结果表明:补偿后的传感器具有灵敏度高、稳定性好,线性度为1%FS(0~5 N),重复性为0.5%FS,灵敏度为50 mV/N。给出的温度补偿晶体管对该脉象传感器的灵敏度温度漂移补偿效果好,有推广应用前景。     

复合量程加速度计阳极键合残余应力研究

复合量程加速度计阳极键合过程中产生的残余热应力会引起加速度计的零位失调,也是导致加速度计失效的原因之一。对键合过程中产生的残余热应力进行了研究,仿真并分析了残余热应力与键合温度、玻璃基底厚度和框架键合宽度的影响,确定了适合复合量程加速度计的最佳键合宽度和玻璃基底厚度。     

纳米压痕法对304不锈钢残余应力的研究

利用纳米压痕法研究了304不锈钢的残余应力,采用Suresh理论模型恒定载荷时的公式计算残余应力,最大加载载荷依次为500μN、1 000μN、1 500μN、2 000μN、2500μN。结果表明,不锈钢硬度和弹性模量为定值,退火前后的硬度分别为5.3GPa和4.0 GPa,弹性模量分别为110 GPa和100 GPa。利用Ansys分析软件模拟了压痕过程,发现不锈钢在受压过程中有Sink-in现象发生。纳米压痕法测得了未退火不锈钢存在残余压应力,大小为381 MPa;用XRD测得了未退火不锈钢中有350 MPa±23 MPa的残余压应力,两种测量结果吻合良好,说明了纳米压痕法在残余应力测试时的准确性与可靠性。     

多晶硅薄膜残余应力在线测量技术

介绍了多晶硅薄膜中的残余应力对微结构性能的影响,分析了应力在线测量技术的必要性。说明了T型微检测结构的测试原理,并基于单T型结构设计出双T型检测结构。探讨了检测结构的制作工艺,加工出试验样片,用刻度显微镜测量出试验数据,推导出误差修正公式,结合M athCAD软件计算出应力值。在结论部分,指出了双T型检测结构能够提高测量精度,并给出了多晶硅薄膜残余应力在线测量技术的工艺实现方法。     

碳化硅增强钛合金基复合材料热残余应力的有限元分析

为探寻热解碳层对涂碳SiC纤维增强Ti-15-3钛合金基复合材料（C-SiC/Ti-15-3）中热残余应力的影响,基于复合材料细观力学方法,建立在不同热解碳层厚度时C-SiC/Ti-15-3复合材料的有限元单胞模型,模拟复合材料中热残余应力的分布.研究发现,在SiC纤维表面增加碳涂层能明显降低复合材料中的热残余应力,SiC表面的热解碳层厚度对复合材料中的热残余应力有很大影响;随着热解碳层厚度的增加,最大von Mises等效应力和径向应力呈现先减小后增大的趋势.     

方形重掺杂硅薄膜的极限载荷分析*

考虑残余应力的情况下,薄膜在大挠度时总应力的解析表达式.通过实验观察,深腐蚀得到的浓硼重掺杂硅薄膜表面存在微蚀坑.考虑微蚀坑和残余应力的影响,运用总应力表达式和Griffith裂口强度理论,定量的得到方形浓硼重掺杂硅薄膜的最大挠度和极限载荷Pmax,与已报道的实验值相符.从而解释了浓硼重掺杂硅薄膜的实际断裂强度值远小于晶体理论断裂强度值的矛盾.可以得出,极限载荷Pmax不仅与薄膜的尺寸与形状有关,而且也与材料特性,特别是与制备工艺有关.     

直拉硅单晶非均匀相变温度场最优控制

针对直拉硅单晶固液界面相变温度场的非均匀性导致晶体直径不均匀问题,提出一种基于偏微分方程(PDE)模型的温度场最优控制策略.考虑生长速率波动的影响,建立了一种改进的提拉动力学模型,确定了域边界演化动力学关系.研究基于抛物型PDE的时变空间域对流扩散过程的温度模型,描述了域运动在对流扩散系统上的单向耦合.针对无限维分布参数系统建模控制难问题,采用谱方法进行系统近似,选取整个空间域的全局和正交的空间基函数,通过Galerkin方法对无限维系统进行降维,获得了该系统的近似模型.采用线性二次型方法控制晶体生长温度,通过仿真实验对相变温度场模型进行验证.结果表明,优化后的模型能够获得较为平稳的晶体生长速率,减小了生长直径的波动,使得固液界面径向温度分布更加均匀,验证了该方法的有效性.     

材料塑性应变对某钢制车轮残余应力测试的影响

针对车轮轮辋与轮辐组合焊缝附近结构的残余应力测试通常采用盲孔法,孔边由于应力集中易产生塑性变形的问题,采用有限元仿真与测试相结合的方法分析在钢制车轮加工的不同阶段,轮辋焊缝区残余应力测试时材料塑性变形对应变释放因数和残余应力测试结果的影响,并分析由Kirsch解析解确定的应变释放因数A和B计算车轮焊缝区残余应力测试所带来的误差.发现当孔边塑性变形较大时,用Kirsch解析解确定的应变释放因数计算残余应力会产生很大误差.