考虑空位缺陷的单晶硅纳米级磨削过程的分子动力学仿真

基于第一性原理,构建并验证了考虑空位缺陷的单晶硅纳米级磨削过程的分子动力学仿真模型.通过磨削过程的分子动力学仿真计算,从原子空间角度分析了单晶硅纳米级磨削过程中原子瞬间位置变化、温度波动、作用力大小和势能波动等变化,解释了纳米级超精密磨削过程中材料的去除过程,描述了切屑形成过程和加工表面形成机理.分析了空位缺陷对加工过程和表面质量的影响,并对空位在仿真过程中的作用进行了研究.     

电化学磁粒光整加工实验

从电化学磁粒光整加工对材料去除量和表面粗糙度影响规律的实验结果表明,由于磁粒加工过程中不断地去除钝化膜,使表面露出的新基体,从而进一步加速了电化学过程,实现表面整平,磁粒光整加工和电化学过程的复合,使光整加工效率和表面质量得到提高。     

超硬涂层磨削工艺实验研究

针对核主泵关键部件材料镍基碳化钨涂层,采用三种磨粒粒度金刚石砂轮进行平面磨削试验,研究工艺参数、磨粒粒度对涂层材料磨削力、表面粗糙度和表面残余应力的影响规律。实验结果表明:不同粒度砂轮磨削时,随着磨削深度和工件进给速度增加,法向磨削力和切向磨削力均逐渐增大,表面粗糙度值呈现先增大、后减小再增大的趋势,平行和垂直磨削方向的表面残余压应力逐渐增大,且垂直磨削方向应力值更大。综合考虑磨削力、表面粗糙度、磨削表面残余应力和磨削加工效率,600目砂轮具有较好的加工效果,其对应的优化磨削参数为:磨削深度为10μm,工件进给速度为8 m/min。     

基于等离子熔射成形技术的快速模具制造

提出利用等离子熔射成形技术快速制造模具，以镍基合金粉末NiO1(Ni-Fe-Cr-B-Si）为熔射材料进行快速制模实验研究，详细介绍了其技术特点及工艺过程，讨论了相关的关键技术问题。     

集成电路制造中的固结磨料化学机械抛光技术研究

经过对传统化学机械抛光技术的研究与分析，指出了目前ULSI制造中使用的传统化学机械抛光技术的缺点，通过对固结磨料化学机械抛光中的抛光垫结构、抛光机原理及抛光液的分析，得出了固结磨料化学饥械抛光技术的优点，同时还对硅片固结磨料化学机械抛光的缺陷进行了研究。     

钇铝石榴石晶体的机械抛光工艺

钇铝石榴石（yttrium aluminum garnet,YAG）是性能优良的激光晶体,但其属于硬脆材料（莫氏硬度8.5）,在抛光时易产生划痕及凹坑等缺陷。为去除YAG晶体的表面缺陷,用铜盘进行粗磨,并研究载荷和抛光盘转速对晶体平面度和表面粗糙度的影响。结果显示:铜盘可改善晶体表面缺陷,在转速70 r/min、载荷15 kPa时抛光45 min可达到最佳加工效果。再使用IC1000进一步降低晶体表面粗糙度,在抛光盘转速为9 r/min,抛光压力为15 kPa的条件下抛光30 min后,平面度PV可达100 nm,表面粗糙度RMS可达0.9 nm,在体视显微镜下观察无划痕及凹坑。      

抛光液中缓蚀剂对铜硅片的影响

以硝酸铁为氧化剂选用不同缓蚀剂对铜化学机械抛光用抛光液的缓蚀效果进行了研究.通过测试不同缓蚀剂作用下铜的电化学极化曲线,来获得的腐蚀电流值和计算不同缓蚀剂的缓蚀效率.采用表面粗糙度为1.42nm的铜硅片进行静腐蚀和抛光实验,利用ZYGO粗糙度仪测试了硅片表面的粗糙度变化,并采用原子力显微镜分析腐蚀表面形貌.研究结果表明,在以硝酸铁为氧化剂的酸性环境中,苯丙氮三唑(BTA)作为铜抛光液的缓蚀剂具有良好的缓蚀效果.根据电化学参数计算出1.5wt%硝酸铁溶液中添加0.1wt%BTA的缓蚀率达99.1%;无论在静腐蚀还是在抛光过程中,在抛光液中添加BTA均可避免硅片严重腐蚀,使表面光滑.     

基于LOM原型快速制造电火花加工电极的研究

利用LOM原型，把化学镀、电铸和电弧喷涂技术结合起来快速制造电火花加工电极，是实现模具快速制造的有效途径。本文分析了LOM原化学镀工艺的关键问题，通过反复试验，解决了LOM纸质原型的导电化问题，并经过脉冲电铸铜及以电弧喷涂紫铜作背衬，得到了适用于电火花成形加工的电铸铜电极。该工艺方法尤其适合于生产中、小型零件的模具的快速制造。     

磁场辅助电化学抛光试验研究

从带电离子在电磁场中的受力行为和运动状态入手，试验研究了磁场对阳极溶解速度、产物扩散速度、材料去除速度、极间电流的影响，最后还分析了磁场对电解液的搅拌作用。研究表明由于洛仑兹力和电场力的共同作用，改变了离子的运动轨迹，提高了峰点或侧面的溶解速度和产物的扩散速度，从而有效地改善了表面粗糙度；峰点的去除速度远大于无磁场时的去除速度，谷点的去除速度远小于无磁场时的去除速度，因此从微观上说磁场辅助电化学抛光对基体的损害较小，精度保持性好；磁场的搅拌加快了液相传质，改变了电化学反应，使极间电流强度增大，抛光效率提高。     

超精密环抛机控制系统设计

针对激光晶体材料的高精度和高表面质量加工要求,超精密环抛机采用“工控机—运动控制卡—驱动器—电动机”的总体控制方案。结合研华API通用运动架构,在LabVIEW环境下设计并开发了超精密环抛机控制系统。经调试验证,主轴抛光盘速度波动范围小于1%,工件进给单元速度波动范围小于5%,启动平稳且无超调现象,可满足对激光晶体的环形抛光加工。