磁极表面开槽对磁力研磨加工影响的数值分析

利用有限差分的方法对磁极开槽情况下磁力研磨加工区域中的磁场分布进行了数值分析，提出了一种等磁位线的计算绘制算法，得到了加工区域磁场分布的等磁位线图。结果表明，在磁极表面开槽，可以有效地改变加工区域磁场的分布，将均匀磁场改变成非均匀磁场，增加磁场梯度，从而提高加工效率。     

Molecular dynamics studies of atomic-scale tribological characteristics for different sliding systems

A slider-slab sliding model for hard-to-soft and soft-to-soft sliding systems with abrasive and non-abrasive wear conditions is used to investigate atomic-scale friction. The molecular dynamics simulation uses the Morse potential to calculate interatomic forces between atoms. Separation distance between the slider and the slab is changed to simulate repulsive and attractive interactive force fields exerted on interface between two sliding components. Effects of the interaction potential parameters on the sliding friction are investigated. The relationship of frictional force, normal force and temperature rise of the slider and the slab during sliding are established. Comparison of the hard-to-soft and the soft-to-soft sliding system are carried out and shows different tribological phenomena.     

化学机械研抛过程流体和磨粒分布特性仿真

为深入理解化学机械抛光过程中的摩擦磨损机理,仿真研究了不同工况对抛光作用的影响规律.建立考虑多相流和离散相的三维CFD模型,研究不同工况下晶片和抛光垫间抛光液的速度和压力分布以及抛光磨粒的分布规律.结果表明:膜厚越小,抛光垫和晶片的转速越大,磨粒的分布密度越小.对流体速度和压力分布规律以及磨粒分布特性进行仿真分析,研究抛光过程中磨粒对晶片表面的动压作用过程.用疲劳断裂能量守恒理论,建立可定量分析各种工况下材料去除率的预测模型,采用Matlab软件对去除率模型进行仿真计算,得到不同工况下碳化硅晶片的去除率曲线.结果表明,抛光垫转速越大,膜厚越小,材料去除率越大,但去除率随着抛光的进行呈现减小的趋势.相比抛光垫转速对去除率的影响,膜厚对去除率的影响较小.     

单晶SiC的化学机械抛光及其增效技术研究进展

为了解决传统SiC化学机械抛光(CMP)加工效率低的问题,针对单晶SiC表面抛光质量和材料去除率指标,综述了应用传统碱性抛光液、混合磨粒抛光液及含强氧化剂抛光液对单晶SiC进行化学机械抛光的研究现状;为了提高SiC-CMP的化学和机械两方面作用,对SiC-CMP催化辅助增效技术、SiC电化学机械抛光(ECMP)技术、固结磨料抛光、光催化辅助抛光等增效新技术进行了系统综述;对SiC-CMP及其增效技术进行了分析、讨论,指出了当前的研究难点,展望了进一步提高单晶SiC抛光效率的研究方向.     

Optimization of abrasive water jet cutting of ductile materials

Full factorial design of experiments was developed in order to investigate the effects of jet pressure, abrasive mixing rate, cutting feed, and plate thickness upon three response variables, surface finish of cutting wear zone, percentage proportion of striation free area, and maximum width of cut. The set of sixteen experiments was performed on each of the following two ductile materials: AISI 4340 (high strength low alloy steel, hardened to 49HRc) and Aluminum 2219. Analysis of Variance (ANOVA) was performed on experimental data in order to determine the significance of effects of different parameters on the performance measures. It was found that cutting feed and thickness were highly influential parameters, while abrasive mixing rate is influential upon surface roughness only. Strong interaction was found between jet pressure and workpiece material. Multi-criteria numerical optimization was performed in order to simultaneously maximize/minimize different combinations of performance measures.     

等离子表面冶金铁基合金层磨粒磨损机理

 采用等离子表面冶金技术,在Q235钢表面获得铁基冶金层,并对其进行磨粒磨损实验。实验结果表明,冶金层耐磨性比淬火45号钢有较大提高。等离子表面冶金层磨粒磨损机制主要为两种类型：①塑性变形－切削;②断裂－剥落。磨损过程为两种机制综合作用的结果,冶金层组织对磨粒磨损机制有显著影响。     

微磨料水射流三维加工的实验研究

对微磨料水射流技术三维加工进行了实验研究。实验采用特殊设计的微磨料水射流切割头,水喷嘴内径为127μm,聚焦管内径为300μm,碳化硅固体磨料粒子平均直径25μm。微磨料水射流切割头利用螺杆泵送原理直接将微细磨料主动送入切割头混合腔,通过水射流对磨料粒子加速、混合并经聚焦管喷出形成微磨料水射流。螺杆由步进电机驱动,通过控制步进电机转速来精确控制磨料流量。将切割头置于高精度四轴联动数控平台的刀架上,实现对工件的加工。研究表明,通过改变磨料流量可较好地控制微磨料水射流的能量密度。对特定材料,首先设定走刀速度,改变磨料流量就能获得不同的切割深度,实现微磨料水射流车削、磨削、铣削、雕刻等三维加工。微磨料水射流在半导体材料加工、微型电子机械制造以及光学器件生产上具有广阔应用前景。     

AS41耐热镁合金的摩擦学行为研究

本文研究了AS41耐热镁合金在室温和200℃时的显微组织、力学和摩擦学性能,并探讨了其在高温的摩擦学机理。研究表明:AS41耐热镁合金主要由基体(α-Mg)相和第二相(Mg17Al12、Mg2Si和MgO相)组成,其在200℃时除延伸率有所增加外,抗拉强度和屈服强度均较室温时显著下降。耐热镁合金的摩擦系数随载荷增大而减小,滑行速度和滑行距离对摩擦系数的影响不大;磨损率随着载荷和滑行距离的增加而增大,但随滑行速度的增加而减小;且耐热镁合金在200℃的摩擦学性能优于其室温摩擦学性能。随着载荷变化,磨损机理发生变化;低载荷时表现为氧化磨损和磨粒磨损;中等载荷时表现为磨粒磨损和轻微剥层磨损;较高载荷时表现为剥层磨损。     

MgO与Li2O摩尔比及烧结温度对结合剂及cBN磨具性能的影响

以ZnO-Na₂O-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃陶瓷体系为基础, 制备了添加不同摩尔比Li₂O和MgO的陶瓷结合剂及立方氮化硼(cBN)磨具。利用X衍射测试仪、线性热膨胀测试仪、扫描电镜等研究了MgO∶Li₂O摩尔比( M 值)和烧结温度对陶瓷结合剂及磨具性能的影响。结果表明: 随着 M 值增加, 结合剂的软化点温度增加, 耐火度及化学稳定性均增强, 线性热膨胀系数先增加后降低。当 M 值为0.67时, 随着烧结温度的升高, 石英晶相的析出被抑制, 诱导析出Mg(Zn)Al₂O₄晶相, 且含量逐渐增加, 尺寸先减小后增加; 当温度为870 ℃时, Mg(Zn)-Al₂O₄晶粒尺寸最小, 约为2 μm, 结合剂结构最为致密, 抗折强度达到最大值136.28 MPa。随着烧结温度的提高, cBN磨具气孔率和吸水率先降低后增加, 体积密度、硬度、抗折强度、磨耗比以及磨削效率先增加后降低; 当烧结温度为890 ℃, 磨耗比及磨削效率最高, 分别为98.72%和1.3675 g·min^-1。     

爆炸硬化对高锰钢冲击磨损性能的影响

对Mnl3Cr2高锰钢进行了爆炸硬化处理。以鹅卵石为磨料,在MLD-10动载磨料磨损试验机上对比研究了爆炸硬化处理前后Mnl3Cr2高锰钢的冲击磨损性能,以探讨爆炸硬化对Mnl3Cr2冲击磨损性能的影响。结果表明,爆后高锰钢在低冲击能量下使用,其冲击耐磨性得到提高,当冲击功为0．5J时,爆后高锰钢耐磨性为10．8,达到最佳;在高冲击能量下磨损,其冲击耐磨性低于爆前高锰钢,且爆后高锰钢的冲击耐磨性随冲击功的增加大幅下降。爆炸硬化使高锰钢表层硬度和冲击韧性产生变化,是高锰钢冲击耐磨性发生变化的主要原因。