碳离子注入前后硅片的微动磨损行为研究

利用离子注入技术对单晶硅片表面进行碳离子注入,用原位纳米力学测试系统对碳离子注入前后硅片的纳米硬度和弹性模量进行测定,在UMT-II型微摩擦试验机上对其开展微动磨损试验,利用S-3000N型扫描电镜观察其磨损后的磨痕表面形貌.结果表明,碳离子注入后硅片的纳米硬度增加,弹性模量降低,减摩效果和抗磨性能得到了提高;注入前后硅片的微动磨损机制相似,主要磨损形式为磨粒磨损.     

RIS辅助的无蜂窝大规模MIMO关键技术研究

针对密集蜂窝组网干扰受限难题,无蜂窝大规模MIMO利用大规模宏分集,构建以用户为中心的新架构,大规模灵活协作显著提升每个用户性能。同时,无蜂窝辅以智能超表面技术,以低成本和低功耗极大提升网络容量。聚焦研究了RIS辅助的无蜂窝大规模MIMO天线校准和导频分配两个关键问题。针对大规模RAU校准难题,首先在最低校准信噪比和校准相干时间约束下,提出动态分簇的可自愈校准拓扑构建方法,然后为降低校准时域开销,设计了RAU簇内和簇间校准时序,研究了可扩展的天线校准算法,能实现任意多RAU联合相位校准。针对导频分配问题,首先提出基于空间高相关性的用户动态簇的构建新方法,然后提出用户簇内基于信道相关性最低和用户簇间最小复用概率的导频分配方法。仿真结果表明,提出的校准算法具有较小的校准误差和较好的扩展性。同时,提出的导频分配算法性能可逼近最大化容量导频分配算法,且复杂度大幅降低。     

PVA／HA复合水凝胶的结构和摩擦学性能

将聚乙烯醇(PVA)和纳米羟基磷灰石(HA)按一定比例共混,采用反复冷冻-融化法制备出PVA/HA复合水凝胶.观察了PVA/HA复合水凝胶的微观结构和晶态结构,并在小牛血清稀释液润滑条件下进行了PVA/HA复合水凝胶与牛膝关节软骨的摩擦磨损试验.结果表明:随着冷冻-融化循环数的增加,PVA/HA复合水凝胶结构中氢键的作用增强,缠结结构链上的交联点增多,复合水凝胶的结晶度也随之提高,微孔结构趋于完整,因而使其压缩刚度增大;PVA/HA复合水凝胶与牛膝关节软骨的摩擦系数、接触变形和磨损量都随着冷冻-融化循环数的增加而显著减小,使复合水凝胶的减摩性和耐磨性提高.     

稀土化合物填充PA1010复合材料的摩擦学特性

采用热挤压注模方法制备了含不同稀土化合物如CeO2,LaF3,La2O3的尼龙1010（PA1010）复合材料。测定了复合材料的密度和硬度,在MM－200型环－块实验机上考察了其摩擦磨损性能,用光学显微镜观察了材料表面磨痕和转移膜形貌。研究结果发现,添加稀土化合物可改变PA1010的摩擦学性能,尤其是填充La2O3的PA1010复合材料的减摩、耐磨性能均最佳,PA1010的磨损主要表现为粘着、劳和逆性变形,其转移膜不连续,且有脱落现象,PA1010－15％La2O3复合材料的磨损主要为磨粒磨损,其转移膜致密光滑,薄而完整,这与其耐磨性最好的现象相一致。     

矿用钢丝的表面腐蚀形貌及分形研究

钢丝绳中钢丝锈蚀是造成矿用提升钢丝绳失效的主要形式之一,以矿用钢丝为研究对象,在模拟矿井淋水的碱性腐蚀介质下开展长时间的腐蚀试验,观察腐蚀形貌并探讨钢丝的腐蚀规律,基于分形理论计算腐蚀形貌的分形维数。结果表明,分形维数值可以描述钢丝腐蚀过程中表面形貌的复杂程度;腐蚀表面与分形维数密切相关,腐蚀越严重,表面形貌越复杂,分形维数越大;浸泡初期以点蚀为主,失重速率变化较快,分形维数先升高达到一个峰值随后减小;浸泡后期以均匀腐蚀为主,失重速率变化趋于平缓,分形维数逐渐增大。     

碳离子注入对硅片微摩擦学行为的影响

对单晶硅片进行不同剂量的碳离子注入,测量碳离子注入前后硅片的纳米硬度、弹性模量、硅表面与探针之间的摩擦系数和划痕深度以及硅片与Si3N4球的摩擦磨损,研究试样在过程中摩擦系数及磨损量的变化.结果表明,碳离子注入可能导致硅片表面结构的改变,从而影响了力学性能,但改善了微摩擦学特性.碳离子注入剂量为2×1015 ions/cm2时硅片的纳米硬度和弹性模量都明显降低,但其划痕摩擦系数和划痕深度均大于未注入硅片;碳离子注入后硅片的减摩效果和耐磨性能在小载荷下得到了大幅度提高,当载荷达到一定值后,摩擦系数迅速增加并产生磨损痕迹.其磨损机制在小载荷下以粘着磨损为主,在大载荷下以材料的微疲劳和微断裂为主.     

单晶硅在氮离子注入前后的力学性能研究

以微机电系统常用的单晶硅材料和经氮离子注入单晶硅后形成的表面改性层为研究对象,在原位纳米力学测试系统上进行微压痕实验,对样品的表面纳米硬度进行了测试。同时,还通过该仪器的原子力成像功能对实验区域扫描成像,在纳米尺度下观察和分析形貌。结果表明:单晶硅在氮离子注入前后的纳米硬度值与载荷有很大关系。通过对微压痕和原子力图像的分析,表明单晶硅在氮离子注入后的纳米硬度值有所降低,其主要原因是氮离子注入后导致晶格抵抗变形的能力降低。     

悬索桥主缆平行钢丝动态接触与滑移机理研究

为揭示悬索桥主缆钢丝动态接触与滑移机理,运用自制钢丝动态接触与滑移试验台开展单摩擦周期中平行钢丝间动态接触与滑移试验,通过高速度数码显微系统原位观测、扫描电子显微镜、能谱仪和有限元仿真揭示了平行钢丝间动态接触和滑移特性(横向滑移、纵向变形、接触状态、摩擦力、摩擦因数、应力分布)及磨损机理(磨痕形貌和元素分布)及其受到横...     

重型自卸车推力杆支座仿真分析与优化

推力杆安装在重型汽车上,用于传递制动力、牵引力和对应力矩.针对推力杆支座断裂问题,建立了支座三维模型,使用仿真软件Creo Simulate仿真分析了断裂产生的位置,并进行了结构改进,对改进后支座进行仿真.结果表明,应力最大值减小为516MPa,安全系数为1.80,满足设计要求.