基于原子力显微镜(AFM)的微小结构加工工艺研究

为了解决AFM单独用于机械刻蚀加工存在的局限性以及加工过程中各种因素对加工结果的影响等问题,提出一种基于AFM的非硅工艺微结构的加工方法.把三维微动工作台叠加到原子力显微镜工作台上组成新的微加工系统,采用金刚石针尖作为加工工具.根据AFM在线成像后的结果对该工艺过程中各种因素产生的影响进行了研究、分析和说明,得出主要参数优选的一般方法,讨论了与其他微机械加工方法相比较采用该方法的优缺点和可行性.应用该系统进行了微结构的加工实验,实验结果表明该系统能够实现较高尺寸精度和重复性精度的微结构的加工,并且通过优选参数改进工艺完全可以应用于微机械领域中诸如掩模或微尺度模具等简单和复杂的准三维或三维微小结构的加工.     

Si表面规则纳米结构AFM阳极氧化研究

为了研究如何采用AFM探针阳极氧化方法在大范围内加工高精度纳米结构,采用AFM与精密工作台结合建立了一套新型纳米加工系统.该系统中,采用导电探针静止的工作方式,通过AFM系统对其进行垂直表面方向的调节,使探针跟踪表面以及表面产生氧化反应.工作台由外控计算机控制作复杂运动,可以实现矢量和点阵两种加工方法.实验表明:该系统消除了AFM本身扫描陶管由于非线性、迟滞等因素影响其大范围内重复性定位精度不高的缺点.大气环境下,在N型硅(111)表面进行了阳极氧化的实验,得到了探针和样品之间的偏压,加工速度和脉冲时间对氧化物高度的影响规律以及加工纳米线时的极限速度为60μm/s.因此,在本文开发的纳米加工系统上采用阳极氧化的方法可以在大范围内加工出复杂纳米结构如线型结构以及复杂的汉字.     

基于FPGA新型位置预估算法的实现方案

提出一种新型位置预估算法,设计了适于在现场可编程门阵列FPGA上实现的全数字硬件实现方案,详细给出了各个模块的设计方法。仿真和实验结果表明了稳态时的位置精度较高。该方案解决了用DSP软件实现该算法的总体速度较慢、实时性差的缺点,完全能够满足高性能伺服驱动的要求,而且还可以与嵌入式处理器、其他功能模块或IP芯核等结合构成片上可编程系统。     

控制鼓式制动器力矩波动的研究

根据实际生产现状,提出了鼓式制动器的制动力矩计算公式,并针对制动器力矩波动的生产实际问题,对其制动力矩进行了稳健设计.指出造成制动力矩波动的主要干扰变量是制动鼓圆心与制动蹄转动中心的距离和摩擦片摩擦系数.     

微加工硅表面基于AFM的纳米压痕测量与分析

原子力显微镜(AFM)在完成对单晶硅的微加工后，其金刚石针尖被用做一个纳米压痕头以实现微加工区域内外机械性质的测量与分析。结果表明，以安装有金刚石针尖的AFM在经过化学机械抛光的硅基片上所进行的微加工，即使使用极小的切削力也会在加工表面形成变质层，但是其厚度值要小于化学机械抛光的硅表面变质层。由AFM测量的纳米级硬度值要大于由传统的Vickers和Hysitron硬度测试仪所测量的值。另外，随着AFM压入载荷的减小，纳米级硬度值呈现出增加的趋势，这是由于在很小的压入载荷下所呈现出的压痕尺寸效应所导致。     

A New Kind of Magnetic Restrained Guide

ＡＮｅｗＫｉｎｄｏｆＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｔｒａｉｎｅｄＧｕｉｄｅＺＨＡＮＧＳｈｉｙｉ；ＬＩＡＮＧＹｉｎｇｃｈｕｎ；ＣＨＥＮＳｈｉｊｉｎ；ＺＨＡＮＧＸｉａｎｔｏｎｇ张士义，梁迎春，陈时锦，张先彤（Ｄｅｐｔ．ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎ...     

单晶金属AFM切削过程的分子动力学模拟

使用三维分子动力学方法模拟了基于AFM针尖的不同结构(FCC,BCC)的单晶金属(铝,铁,铜,镍)的纳米切削过程,研究了单晶金属延展性能对切削过程工件材料变形的影响。使用Morse势计算工件原子之间,工件原子和刀具原子之间的相互作用。观察和分析了切削过程中切屑形成,工件变形区域,以及系统势能变化。模拟结果显示单晶金属延展性能对基于AFM的纳米切削过程有显著影响。     

Optimality analysis of multiplex A-TIG welding flux for nickel-base superalloy

Orthogonal experiment is employed to study a new kind of multiplex flux for nickel-base superalloy. This activated TIG welding flux is composed of NaF, MgF2 and CaF2, and their proportion is 5：4：1. Compared with conventional TIG welding, the penetration increases 164% by the action of the flux. Tensile test result indicates that the fracture strength of the mixed flux A-TIG weld bead is higher than base metal, and it increases along with the decrement of the welding current. The average extensibility of the weldment is beyond 100%, which means perfect ductility. MetaUographs elucidate that there exist lots of deep and evenly distributed dimples on the fiacture section of weld bead while on that of base metal there only exists a few shallow dimples and massive tearing ridge.     

降低电磁轴承系统中位置测量误差方法

在电磁轴承系统中，位置测量误差直接影响着系统性能。通过采用最小二乘原理设计了位移测量误差加权校正公式FKS3／5，该公式在电磁轴承系统动态测量过程中满足了系统对实时性要求，提高了位移测量精度。仿真分析表明，该算法有效地降低了系统位置测量误差，提高了系统动态性能。     

电磁轴承的PWM功率放大器的研究

介绍了一种采用双极全桥式设计并带有电流负反馈的开关型功率放大器，驱动脉宽信号由DSP产生，占空比可在线调节。通过选择合理的线圈参数和PWM信号的调制频率，可以达到减小电流纹波的目的。并选用了集成的开关功率放大器芯片A3952SB，来实现电磁轴承的驱动。