周向波度密封环预变形平面研磨加工中的变形分析

端面周向波度密封是一种非接触机械密封,它具有泄漏低、刚度大和寿命长等优点,在核主泵和透平机械等旋转机械密封中有很好的应用前景。周向波度密封环端面面形非常复杂,加工极为困难。提出一种周向波度密封环的预变形平面研磨加工方法,并对其中最为关键的预变形过程进行了分析。通过对预变形过程中密封环变形特性的有限元分析,揭示了预紧力和密封环端面变形的关系,通过周期性反向扭矩的作用获得了满足要求的表面预变形。通过预变形夹具的研制和平面研磨工艺研究,完成了周向波度密封环的加工,证明了预变形平面研磨加工方法加工周向波度密封环的可行性。     

单晶硅纳米级磨削过程中磨粒磨损的分子动力学仿真

建立了考虑磨粒磨损的三维分子动力学仿真模型,将固体物理学中的爱因斯坦模型引入到金刚石磨粒原子的温度转换过程中, 设计了分子动力学仿真程序.研究结果表明:在磨削的初期,磨粒有明显的磨损,但当磨损到一定阶段后,磨粒不再磨损, 磨削开始进入稳定的切削状态.金刚石磨粒的磨损主要发生在磨粒的最底部,这与表面效应有密切关系.由于表面效应,磨粒底部表面原子配位不足,导致磨粒底部结构表面存在许多缺陷,使磨粒底部表面具有很高的活性,极不稳定,根据最小能量原理,它将自发地向最低能量状态变化,也就是通过塑性变形、非晶相变等变化释放能量,使磨粒的表面能减少,从而发生磨损.     

精密磨削Invar36合金时的磨料选择

本文对白刚玉、铬刚玉和绿色碳化硅三种磨料砂轮磨削Invar36合金时的磨削力、磨削温度、表面粗糙度和磨削比进行了对比分析。结果表明：白刚玉砂轮对Invar36合金的磨削比最高,磨削表面粗糙度较好,但是磨削温度和磨削力也比较高,适用于Invar36合金的粗磨;铬刚玉砂轮磨削时的磨削力最小,磨削温度最低,但是磨削比也比较低,因此适用于易变形零件的精密磨削。     

原子量级条件下单晶硅磨削过程中的亚表面损伤

应用分子动力学仿真研究了原子量级条件下磨粒钝圆半径、磨削深度和磨削速度对单晶硅磨削后亚表面损伤层深度的影响.分子动力学仿真结果表明:在磨削深度和磨削速度相同情况下,随着磨粒钝圆半径的减小,损伤层深度和硅原子间势能亦减小.随着磨削深度的增大,损伤层深度和硅原子间势能增大.在磨削深度和磨粒钝圆半径相同的情况下,在20～200 m/s范围内,磨削速度对单晶硅亚表面损伤影响很小,说明分子动力学仿真对磨削速度的变化不敏感,因此可以适当提高仿真速度,从而缩短仿真时间和扩大仿真规模.单晶硅亚表面损伤主要是基于硅原子间势能的变化,并通过超精密磨削实验进行了实验验证.     

多级粗糙间隙内的两相微流动数值模拟

以带沟槽抛光垫多级粗糙间隙内的固液两相微流动为研究对象,基于计算机模拟生成多级粗糙表面,利用格子Boltzmman方法(Lattice Boltzmann method,LBM)计算微观流场,对抛光液在多级粗糙间隙内的流动过程以及固体颗粒的运动轨迹进行分析。探讨将这种新的抛光液两相微流动分析方法用于平坦化机理研究的可行性,并初步研究固体颗粒在多级粗糙间隙内的运动和碰撞过程,分析固体颗粒的运动特性。研究表明,多级粗糙表面的计算机模拟生成技术结合稀疏两相流模拟可以用来分析多级粗糙间隙内抛光液流动和固体颗粒运动轨迹。通过对抛光垫多级粗糙间隙内两相微流动的研究,有助于揭示晶片表面缺陷产生的机制,并提出减少缺陷的抛光垫微结构设计及修整方案。     

一种改进的测量硅片亚表面损伤的角度抛光方法

提出了一种改进的角度抛光方法来测量硅片的亚表面损伤.其原理是:经过研磨和化学机械抛光后,起保护作用的陪片靠近胶黏剂的一端形成一个无损伤的、完整的劈尖,劈尖的棱边作为测量亚表面损伤的基准;角度抛光的倾斜角可通过劈尖上面产生的干涉条纹准确地测量得到.采用这种方法可以方便、准确地测量硅片由切割、研磨和磨削引起的亚表面损伤,其能够测量的最小损伤深度为几百纳米.     

磁场电化学磁粒复合光整加工实验研究

开发出一种新的光整加工工艺－磁场电化学磁粒复合光整加工。研究了磁场环境下离子运动轨迹方程,分析了复合光整加工的原理并进行了相应的实验,由于洛仑兹力和电场力的综合作用,改变了离子运动轨迹,使被加工表面峰点电流密度更集中,磁场的搅拌作用,加快了电化学过程,使极间电流密度增大,蚀除速度加快,磁场电化学磁粒复合光整加工,与磁粒光整加工,电化学磁粒光整加工相比,提高了加工效率,改善了表面粗糙度。     

抛光轮表面形貌对抛光斑质量影响

探究小尺寸轮式抛光中轮面形貌对抛光斑的形状和底部粗糙度的影响。从修整速度方向和砂纸粒度大小两个方面研究修整的轮面形貌及抛光斑的质量，修整速度方向分为轮线速度与机床运动方向垂直和平行两种模式，砂纸粒度分为180#、400#和800#。比较不同的轮面粗糙峰分布和线粗糙度及其单点驻留的抛光斑的形状和底部粗糙度。实验结果表明，修整轮线速度和机床运动垂直时的抛光斑质量要优于平行时，180#、400#和800#砂纸修整轮面的线粗糙度分别为Ra7.77μm、Ra4.88μm和Ra2.89μm，所得抛光斑底部0.4 mm范围内粗糙度分别为Sa 0.953 nm、Sa 0.821 nm和Sa 0.551 nm，且抛光斑形状随着砂纸粒度变小更加顺滑。     

金刚石抛光用镍钨合金镀层的电镀制备工艺

采用脉冲电镀的方法快速制备耐磨损的超厚镍钨合金镀层，用以摩擦化学抛光金刚石，以实现金刚石的快速去除。采用正交实验研究了脉冲频率、平均电流密度、占空比对镀层组分、显微硬度、内应力和沉积速率的影响。最终在脉冲频率200 Hz、平均电流密度9 A/dm2和占空比0.8的条件下制备了显微硬度472.76 HV、内应力80.11 MPa、厚度为0.35 mm的镍钨合金镀层。经金刚石摩擦化学抛光实验验证，制备的镍钨合金抛光盘具有优异的抛光性能，相较于铸铁抛光盘，镍钨合金抛光盘具有更高的金刚石去除率（0.71μm/min）、更低的磨损量（0.16 g）和磨削比（94.25）。