纳米尺度接触过程力学特性实验研究

利用纳米压痕仪进行纳米尺度接触力学特性实验研究,通过金刚石探针与单晶硅试件接触作用,获得不同载荷、不同接触深度条件下的接触压入和脱离接触的位移-载荷曲线,并利用原子力显微镜对接触区域扫描,获得接触区域AFM三维形貌图。研究表明,在不同载荷条件下接触压入,随着载荷的增大,接触深度也随之增大;在不同深度条件下接触压入,随着接触深度的增大,接触作用力也随之增大。脱离接触的时候,接触区有弹性恢复,但有残余变形,接触区域表现出了塑性变形,压痕附近区域没有裂纹情况出现,载荷或接触深度越大,接触塑性变形越明显。此外,在不同载荷、不同接触深度条件下,接触区的压痕硬度和弹性模量相应有不同值,接触压痕硬度值和弹性模量值均有一定变化。     

一种检测金属表面划痕的多尺度多方向形态学方法

在精密仪器制造中,金属表面的细浅划痕是最难检测的,却又是不可忽视的,采用机器视觉技术对其进行自动检测对于提高产品质量和生产效率有重要意义。在分析细浅划痕形状特征的基础上,设计一组多尺度多方向的形态学结构元素,并通过多尺度多方向的Top-hat变化构建形态学划痕指数,以突显划痕,且抑制背景,进而实现细浅划痕的检测。实验结果表明,这里方法能够有效地检测出各种形状的划痕,能够很好地克服光照条件和噪声的影响,具有较强的鲁棒性。     

一种新颖的点衍射干涉轻敲模式原子力显微镜

论述了一种新颖的原子力显微镜,它利用硅微探针的特殊结构和相关光学系统所引起的点衍射干涉现象[1]来扫描成像,因为硅微探针被用作反射型点衍射板,故光路完全共路,再结合锁相检测技术,使得该仪器抗干扰力极强且结构精巧紧凑,可适用于测试软硬不同材料样品,对软质高分子膜材料检测得到了实际的链状结构。     

纳米绝缘材料的STM检测机理及其应用研究

分析了纳米绝缘材料薄层在适当的偏压电场下STM检测的机理,用自行研制的STM.IPC-205B型扫描隧道显微镜实现了对部分绝缘纳米材料微观形貌的检测,得到了理想的图像.拓展了STM检测加工技术的应用领域,进一步发挥了STM在材料结构和性能研究方面精度高、稳定性强等优势.     

纳米切削实验研究

实现纳米科学技术的一个重要课题是纳米加技术的开发和应用,分析讨论目前广泛用于纳米测试中的扫描探针显微技术手段后,探讨直接内米切削的可能性和方法,并进行了实验研究。结果表明,开发的纳米切割方法毁可作为材料加工过程的研究手段,又具有很好的实实应用前景。     

原子力显微镜微悬臂梁品质因数的数字调控技术的研究

为了提高轻敲模式原子力显微镜的微悬臂梁的低品质因数，在分析品质因数调控技术原理的基础上，设计了基于DSP的品质因数数字调控系统。该系统结构简单，操作方便，智能性和实时性好，能够比较精确地调控微悬臂梁振动的品质因数。通过对比液体中微悬臂梁振动的频谱以及蛋白质分子的成像实验证明，该数字调控电路能够提高微悬臂梁的力灵敏度，非常适合用于对软样品的检测。     

检测纳米微粒粒径方法的研究

用光子相关法、原子力显微镜和扫描电镜三种测试方法测定了同一标准样品的粒径，比较了三种测试方法在纳米粒径检测方面的特点。光子相关法给出纳米微粒的平均粒径和多分散系数，而原子力显微镜和扫描电镜在测定粒径的同时直接观察到微粒的外貌。     

碳纳米管原子力显微镜针尖的制作研究

研究在光学显微镜下，运用两个独立的三维工作台分别控制针尖和碳纳米管的位置，将碳纳米管吸附在传统的原子力显微镜针尖上。首先将碳纳米管粘附在导电的胶带上，然后用涂胶的针尖与其接触将碳纳米管粘附到针尖上，最后运用电蚀的方法优化碳纳米管针尖的长度，以达到高分辨率的要求。运用制作的碳纳米管针尖对硅表面的深槽进行成像，获得了传统针尖无法得到的信息。     

超精表面粗糙度的原子力显微镜测量

介绍了表面粗糙度的形成及原子力显微镜的工作原理，实验结果表明，采用原子力显微镜测量超精加工表面粗糙度可使测量精度达到了纳米级，通过对表面粗糙度测量结果的分析，验证了方法的可靠性。     

超精表面缺陷检测系统的实验研究

电子产品高度集成化与高性能化发展,对超精表面及亚表面无损伤性要求越来越高.为实现纳米尺度分辨率、大视场表面损伤检测,利用原子力微悬臂探针设计了一种新型超精表面缺陷探测系统,采用柔性机构进行微悬臂探针俯仰与倾斜度微调,利用压电双晶片实现接触、非接触以及轻敲3种不同探测模式.系统特性实验表明该探测系统位移分辨率可达2 nm,共振频率90 Hz,满足超精表面缺陷检测系统性能要求.     

用于超精表面损伤检测的微探针系统设计与测试

电子产品高集成度与高性能化的发展,对超精表面微观形貌轮廓纳米尺度微裂纹损伤检测要求越来越高.设计灵敏度高、重现性好、响应快速的微探针系统是实现纳米尺度分辨率、大视场损伤检测的关键部件之一.文中对设计的微探针系统受力阻尼谐振过程进行了分析,给出共振频率的测试方法.在此基础上进行了共振频率测试对比试验,并对微探针振动进行了测试.试验结果表明,设计的微探针系统满足检测性能要求.     

Ni-P-Al2O3复合涂层划痕试验中的表面裂纹分析

为了揭示Ni-P-Al2O3复合涂层的失效机理,对Ni-P-Al2O3复合涂层进行划痕试验和划痕过程的有限元模拟。划痕试验表明在Ni-P-Al2O3复合涂层的划痕表面上产生了一定间隔距离的横向表面裂纹。划痕过程的有限元模拟揭示在划痕过程的不同阶段涂层表面和界面上应力分布规律,揭示涂层表面裂纹产生的模式和形成的机理。划痕过程分为划针尖端压入涂层表面、在涂层表面上滑动和从涂层表面升高等3个阶段。前两个阶段由于划针尖端对涂层表面的作用,在涂层表面形成划痕沟槽,引起涂层表面产生裂纹。应力分析表明在划痕过程中涂层表面裂纹形成有两种方式。第一种方式是首先在涂层界面产生裂纹,然后裂纹向表面扩展形成表面裂纹;第二种方式是涂层表面直接形成表面裂纹。表面裂纹是最大拉应力引起的,因此,表面裂纹是第一型裂纹。划针尖端从涂层表面升高后在涂层中留下了较大的残余应力,最大残余拉伸应力是出现在接触中心之下的界面上的第一残余主应力。这些结果将为涂层设计和应用提供依据。     

钽表面划痕过程声发射特性

以集成电路阻挡层材料钽为对象,研究其表面划痕过程中的声发射特性,初步探索材料去除机制,分析划痕参数对声发射特性的影响,为采用声发射技术监测材料去除过程提供依据。结果显示:在划痕过程中,钽交替经历犁沟和塑性流动,形成深浅起伏的沟槽,并产生连续型声发射信号;随着划痕速度增加,信号强度增高,包络波动更剧烈,冲击性更强,而中位频率先升高、后稳定甚至降低;随着划痕载荷增加,信号增强,冲击性呈正相关变化。钽的表面划痕过程可以用声发射表征。     

车床导轨划伤面原位刷镀修复工艺

采用电刷镀和钎焊Sn-Bi+Cu+Ni合金修复深沟,用碱铜打底,刷镀快速镍恢复尺寸层,然后刷镀Ni-Wu"D"合金的复合镀进行修复。本文介绍了有关修复的工艺设计、工艺流程、工艺配方、工艺参数等。经使用表明,该工艺方法操作简便、经济、快捷,修复后使用效果良好。     

防止工件表面产生划道的珩磨头

珩磨表面的质量与切削液的冲洗作用有明显的关系。在大多数情况下,切削液是用浇注法供应到切削区的,应用这种方法,冲洗作用的效果很差。因此,在油石工作表面常粘有细小的切屑,而在工件表面的交叉网纹内也留有较多的切屑,从而引起油石工作表面部分堵塞,导致在已加工表面形成划道。 　　本文介绍一种新型珩磨头,可克服上述缺点。 [1]珩磨油石的改进 　　改进后的珩磨用油石如图 1所示,在其内部须有中心孔,表面有斜槽,切削液可通过油石内的中心孔,沿斜槽供入 (图 1)。斜槽的方向应与切削速度 V=V12＋ V22的方向相重合。 V1为珩…     

轴承内径超精研划伤的改善

轴承内圈内径是轴承安装配合面之一。在超精研内圈滚道时 ,经常产生工件内径划伤和划痕。为此对内径支承进行改进。改进后 ,工件滚道粗糙度和圆度合格 ,内径无划伤、划痕。支承轮安装和调整方便、简单。附图 2幅 ,表 1个。     

基于机器视觉的饰品盒表面质量自动检测系统

针对某工厂以人工方式检测饰品盒表面质量,存在检测效率低、误检及漏检率高等问题,开发了饰品盒表面质量自动检测系统。该系统利用模板匹配方法实现对表面图像的判别,进而根据判别结果来控制系统的设备动作,实现对饰品盒的分类堆放。通过实践检测证明,该系统能够大幅提高产品的检测速度、极大地降低产品的误检率和漏检率,同时也降低了企业的成本。     

表面划痕对滚子润滑性能的影响

对滚子表面划痕对润滑性能的影响进行研究。研究表明,划痕两侧将产生压力和温度升高及膜厚跌落,划痕中部将出现压力和温度跌落及膜厚增加,并且这一现象随划痕深度和宽度的增加趋于剧烈,将恶化滚子的应力状态;与划痕深度比,划痕宽度对划痕两侧最小膜厚的影响不显著。     

微米级硬膜软基系统在划痕试验中的破坏方式

通过磁控溅射方法在不锈钢基底上沉积了不同厚度的硬质钛-硅-氮膜、氮化钛膜、碳化钛膜和类金刚石碳膜,并进行了划痕试验.结果表明:微米级厚层硬质膜的划痕试验呈现相同的规律,即划痕边缘在全过程中出现破裂和脱落,划痕中部先出现膜层弯折破裂,继而出现薄膜部分脱离基底,最后完全脱离基体;而亚微米级厚度类金刚石碳膜的划痕试验在加载早期就同时出现划痕中部的薄膜破裂和脱离,随后出现全部脱离;声发射讯号尖峰的强度、频率与微米级硬质膜破裂和脱落的程度有很好的对应关系,而与亚微米级膜则无此对应关系.