原子力显微镜

在当今的测试技术中,如何观察、测量、分析尺寸小于可见波长的物体是一个重要的方向。从1933年德国研制了第一台电子显微镜后,直到1982年Gend Binnig和 Heinrich Roluer共同研制成功第一台扫描隧道显微镜STM,用它才能够真正观察到单个原子在物体表面排列方式和表面电子行为有关的物理、化学性质。经过进一步研制改进,1986年推出了原子力显微镜AFM,能够对导电和非导电物质表面原子间的作用力进行     

型砂热物性测试装置的研究及应用

根据浇注法测试型砂热物性值的原理，设计制造了适宜于浇注法测试型砂热物性值的装置。该装置热电偶定位准确，易于实现一维传热，使用方便可靠。是测定少热物性较为理想的测试装置。     

型砂热物性测试装置的研究及应用

根据浇注法测试型砂热物性值的原理，设计制造了适宜于浇注法测试型砂热物性值的装置。该装置热电偶定位准确，易于实现一维传热，使用方便可靠。是测定型砂热物性较为理想的测试装置。     

贝氏体相变机制的研究进展

简要地总结了清华大学贝氏体相变研究组在贝氏体相变领域的主要研究成果。包括以下方面 :①利用TEM、AFM、STM发现了钢及有色合金中的贝氏体超精细结构 ;②利用STM发现贝氏体表面浮突大多是由与超亚单元相对应的“帐篷型”小浮突群组成的 ;③利用TEM和STM证实了三维巨型台阶存在的普遍性和可动性 ;④发现钢中贝氏体碳化物在α/γ界面的γ侧形核并向奥氏体内生长 ;⑤概述了贝氏体的激发形核 台阶长大机制及其理论计算 ;⑥用前述相变机制解释了贝氏体的多层次复杂结构 ,以及上贝氏体、下贝氏体等不同形态的形成原因。     

新型直流调速装置多参数综合测试系统的设计

直流调速装置的参数测试是保证产品质量、降低故障率的根本措施。现有的测试手段和方法不能满足企业自动化的发展要求。根据测试技术的发展和生产企业的实际要求,以计算机和可编程控制器为核心,研究新型直流调速装置多参数测试技术,建立测试系统,开发了基于LabVIEW技术的测试软件平台,实现对直流调速装置多参数的实时、准确、自动测试和结果评价,为直流调速装置测试提供新的测试手段。     

基于STM32的砂温实时控制系统的设计

在铸造过程中,对砂温的控制的精确度严重影响铸造件的品质,针对消失模铸造过程中的砂温控制精度不足和实时性较差的问题,利用高性能、低能耗的STM32芯片,对铸造过程中的砂温控制系统进行了设计。该砂温控制系统首先选择铂丝热电阻对砂温进行实时采集;然后将温度信号转化为电信号,并作为输入量输入STM32微控制器,通过在微控制器建立的砂温PID算法控制模型,实现砂温控制标准与实测温度的比较计算;最后根据计算结果,控制喷淋装置冷却水量的大小,达到智能实现砂温控制的目的。实验结果表明,利用STM32芯片能够提高砂温控制的精度,同时缩短反应时间,起到快速准确的控制出砂温度,提高了效率。     

基于原子力显微镜的薄膜原位压痕力学性能研究

基于原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)建立了一套原位纳米压痕测试系统。该系统可以实现控制带有金刚石(Cube corner)压头的AFM微悬臂梁对样品进行压入实验,并得到载荷-位移曲线,同时可以对压痕过程进行原位SEM实时观察。发展了一种基于AFM微悬臂梁加载和原位SEM压痕图像分析的力学性能测试方法,通过测量压入最大载荷和原位SEM测量压痕残余面积得到塑性薄膜的硬度和弹性模量。利用此方法对磁控溅射硅衬底上纳米晶银薄膜进行了压痕实验,并与Nanoindenter G200型纳米压痕仪实验进行对比研究。结果表明,原位AFM压痕方法具有高的载荷和位移分辨率,可以实现纳牛至微牛级的压痕实验,通过测量压痕面积得到塑性薄膜的硬度值,减小了使用Oliver-pharr方法中软膜硬基底上凸起(Pile-up)效应的影响,计算结果也具有好的测试精度和可靠性。     

红四氮唑对冷轧钢在磷酸溶液中的缓蚀性能

用失重法、动电位极化曲线和原子力显微镜（AFM）研究了红四氮唑对冷轧钢在1.0 mol/L~10.0 mol/L H₃PO₄溶液中的缓蚀作用。结果表明：红四氮唑对冷轧钢具有中等程度的缓蚀作用,为混合抑制型缓蚀剂,且在钢表面的吸附符合Freundlich吸附模型;通过吸附热力学和腐蚀动力学公式分别求出了相应的吸附热力学参数和动力学参数,并根据这些参数详细讨论了缓蚀作用机理;AFM测试结果表明添加红四氮唑后钢表面较为平整,粗糙度降低。     

液压马达加载测试装置的设计研究

本文设计了一套液压马达的加载测试装置，该装置能够按照实际工况对液压马达进行性能测试，由于系统采用了比例控制技术和信号自动采集系统，从而提高了系统的测试自动化程度和测试精度；同时有效解决了液压马达的低速加载稳定性问题。     

锰硅系贝氏体／马氏体复相钢中贝氏体精细结构的研究

利用原子力显微镜（AFM）、扫描隧道显微镜（STM）、透射电子显微镜（TEM）、光学显微镜（OM）等分析手段对锰硅系贝氏体／马氏体复相钢中贝氏体的结构进行了研究。观察到氏碳锰硅钢中的贝氏体组织由亚片条、亚单元组成,利用原子力显微镜（AFM）及透射电子显微镜（TEM）在贝氏体单元中发现有以残余奥氏体膜为分界面的精细结构的存在。观测结果可用贝氏体相变的激发形核－台阶长大机制做合理解释,为锰硅系贝氏体／马氏体复相钢的合金组织设计、组织结构和性能关系的研究提提供了实验依据。     

AFM STUDY ON THE MORPHOLOGICAL CHANGE OF Zn ELECTRODEPOSIT

Nano-sized growth of zinc electrodeposit on the ferrite substrate has been studied by means of in situ scanning tunnel microscopy (STM) and atomic force micoscopy (AFM). It is found that the morphology of zinc electrodeposit varies from initial about 30nm granular crystals to layered platelet crystals with increasing deposition time by using in situ STM. With AFM, the results show that the platelet crystals are hexagonal in shape and the hexagonal platelet crystals form steps perpendicular to the growth direction by side-by-side stacking along the (0001)η surface. The mechanism of morphological change is discussed in details. It is proposed that these steps grow laterally as a result of the embedment of zinc ion clusters.     

改进的单向磨料流加工效果及轴向力测量研究

由合金材料制成的结构复杂工件内通道及相交部位的毛刺难以有效去除,而采用磨料流(AFM)加工工艺可以有效抛光零件复杂表面、提高工件加工质量。基于此,对不同工作压力的单向磨料流作用下,工件的表面粗糙度和扩展直径进行研究,介绍一种适用于单向AFM轴向力在线测量的装置,分析了不同加工压力和流体通道长度对轴向力和体积流量的影响。研究结果表明:4.0 MPa加工压力下的AFM加工可以有效降低工件表面粗糙度,同时使工件获得更均匀的表面粗糙度,但是4.0 MPa条件下的加工时长远大于7.0 MPa;流体通道长度越短,体积流量相对于轴向力来说随着加工压力的增加而明显增加;而对于最长的流体通道,加工压力的增加导致轴向力的增加更为显著。     

Length and angle measurements using regular crystalline lattice as reference

In this article, we report on the length and angle measurement methods using a regular crystalline lattice as the reference and a scanning tunneling microscope (STM) as a detector. (1) The feasibility of a comparative length measurement in the range of >5 μm using a regular crystalline lattice as the reference scale and a dual tunneling unit–STM (DTU–STM) as a detector is discussed. In order to reduce the thermal deformation effect, the DTU–STM was made with ultra-low thermal expansion material and a temperature control cell was used. A 5-μm-long atomic image of a highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) crystal along the fast scanning axis was obtained using the DTU–STM in the temperature control cell. (2) An unit-angle measurement with nanoradian resolution by referring atomic structure (=crystalline axes) on crystalline surface is proposed. Design and a operation method of a unit-angle measuring machine using the HOPG crystalline surface and the STM is discussed.     

静压节流器微孔气膜参数测量装置设计与试验

研制一种节流器气膜场多路热工参数同时测量的自动化装置,阐述机械装置、硬件电路和软件程序的设计原理与实现。采用气膜厚度调节和气膜压力承载分离设计原理的机械结构以及基于Cortex-M4F内核的STM32F407主控芯片的电控系统和上下位机共同操作的软件程序组合的测量装置,具有自动化程度大、测量精度高等优点。在气膜厚度为6和10μm以及供气压力为0.3、0.5和0.8MPa的实验条件下进行测试,得到双U形平面静压节流器的气膜场温度和压力参数分布。分析得出:在供气压力和气膜厚度增大过程中,双U形节流器气膜场温度值均呈现减小趋势,气膜场压力值分别呈现增加和减小趋势;在供气压力和气膜厚度保持不变的情况下,双U形节流器气膜场在节流槽处产生温度骤降现象,在越过节流槽处产生压力骤降现象。     

厚度量仪在工件磨削中的应用

介绍厚度量仪的工作原理,对厚度量仪的设置与工件毛坯厚度尺寸分布和顶尖孔差异分布之间的关系进行了分析,提出厚度量仪设置的具体方法,描述了厚度量仪的设置过程。对工件毛坯厚度尺寸分布和顶尖孔差异对磨削加工效率的影响进行了分析。     

自适应鸭式波能装置浮态的转角测量装置的设计

鸭式波能装置在波浪力作用下转动角度的大小是判断可俘获波浪能大小的重要尺度参数,该转角的测量是否准确决定了鸭式装置俘获波浪能效率的高低。设计一种自适应鸭式装置浮态的角度测量装置。该测量装置由阻尼器、大小齿轮、逆止器、感应探头等组成。通过巧妙的设计实现转角测量自动适应鸭式波浪能发电装置浮态的变化,实现其测量角度的功能。试验结果证明:该装置的精确度、可靠性和稳定性都满足实际需求。     

在线磁悬液浓度测量装置的研制

提出了一种在线测量磁粉探伤磁悬液浓度的方法,研制出实用的测量装置。对测量原理进行了验证分析,详细介绍了线圈传感器设计及测量电桥和硬件电路的组成,给出了系统软件主程序流程图。该装置可以快速测量出磁悬液的浓度,为现场在线测量磁悬液浓度提供了一种很好的解决方案。     

贝氏体和马氏体相变及应用的研究

系统总结了清华大学相变及复相新材料研究组近年来在贝氏体相变领域关键性的最新研究成果，包括三维巨型及纳米台阶存在的客观性和普遍性、台阶阶面的可动性、贝氏体片条的内部超精细结构、贝氏体浮突的特征及本质、贝氏体碳化物的来源及形成模型、马氏体浮突的扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）及原子力显微镜（ＡＦＭ）研究；进一步论述贝氏体相变的激发形核－台阶长大（ＳＮＬＧ）机制，并用ＳＮＬＧ机制解释了贝氏体的多层次复杂亚结构；同时，还论述了空冷贝氏体／马氏体复相钢的工业应用。