双磨粒抛光单晶Si的分子动力学模拟

目的 通过分子动力学(MD)模拟,获得双金刚石磨粒抛光单晶Si的去除机理.方法 采用一种新的单晶硅三体磨粒抛光方法,测试双磨粒的抛光深度和横向/纵向间距对三体磨粒抛光的影响,从而获得相变、表面/亚表面损伤等情况,并获得抛光过程中温度及势能的变化情况.结果 对比抛光深度为1、3 nm时配位数的情况,发现抛光深度为1 nm时,抛光完成时相变的原子数是4319,而抛光深度为3 nm时,相变原子数为12516.随着磨粒在Si工件表面抛光深度的加深,抛光和磨蚀引起的相变原子和损伤原子的数目增加.仿真结果还表明,单晶Si相变原子的种类和数目随磨粒横向间距的增加而增加,随着纵向间距的增加反而减少.系统的初始温度设为298 K,抛光深度为1 nm时,抛光完成时的温度是456 K,而抛光深度为3 nm时,温度是733 K.抛光完成时,纵向组和横向组的温度仅相差30～40 K.在抛光深度、横向间距和纵向间距3个对照组中,抛光深度对亚表面损伤的影响最大.抛光深度为3 nm时,亚表面的损伤深度最大,从而导致更多的材料从单晶Si工件表面去除.结论 双磨粒的抛光深度和间距不仅对硅的表面微观结构产生影响,还对相变产生影响.模拟参数相同时,较大的抛光深度和横向间距下会产生更多的相变原子,因此相变受抛光深度的影响最大,受纵向间距的影响最小.     

Laser polishing for topography management of accelerator cavity surfaces

Improved energy efficiency and reduced cost are greatly desired for advanced particle accelerators. Progress toward these goals can be made by atomically‐smoothing the interior surface of the niobium superconducting radiofrequency (SRF) accelerator cavities at the heart of these machines. Laser polishing offers a green alternative to the present aggressive chemical processes. We found parameters suitable for polishing niobium in all surface conditions that are expected for cavity production. Careful measurement of the resulting surface chemistry revealed a modest thinning of the surface oxide layer, but no contamination.     

碱性铜粗抛液中氧化剂对化学机械平坦化的影响

针对不合腐蚀抑制剂苯并三氮唑(BTA)的碱性铜粗抛液,通过对3英寸(1英寸=2.54 cm)铜片上的动态抛光速率和静态腐蚀速率的研究来模拟评估氧化剂对晶圆表面平坦化的影响.在12英寸铜镀膜片和TM1图形片上分别研究氧化剂体积分数对表面平坦化的影响.实验结果表明:动态抛光速率和静态腐蚀速率均随着氧化剂体积分数的增加先逐渐增大,达到最大值,然后下降,趋于平缓.片内非均匀性和剩余高低差均随H2O2体积分数的增加,先呈下降趋势,后缓慢上升.当氧化剂体积分数为3％时,动态去除速率(vRR)为398.988 nm/min,静态腐蚀速率vER为6.834 nm/min,vRR/vER比值最大,片内非均匀性最小为3.82％,台阶高低差最小为104.6 nm/min,此时晶圆片有较好的平坦化效果.     

不锈钢玻璃封接组件化学抛光工艺

在连接器产品设计中,需要对形状复杂的不锈钢玻璃封接组件进行表面处理,使零件表面达到镜面光亮效果,才能在后续电镀过程中更好地保证产品的性能。根据实际生产过程中的需求,研究了不锈钢玻璃封接组件电镀前表面处理达到镜面光亮效果的工艺过程,探索出一种新型环保不锈钢化学处理液,讨论了溶液各组分和温度、处理时间等工艺参数的影响。通过实验和生产验证,该不锈钢玻璃封接组件镜面化学处理液的最佳工艺条件为:40 m L/L硫酸,80 g/L添加剂XSY,θ为80℃,t为30~50 s,其表面可达到镜面般光亮,且封接玻璃表面无裂纹,保障其表面在电镀过程中具有良好的镀层结合力和表面质量,满足了设计对产品的性能要求。     

自动式圆形弯管内表面精密抛光装置设计

为了解决弯管内表面精密抛光困难的问题,设计了一种弯管内表面自动抛光装置。该抛光装置总体结构由抛光头、绕线机构、传动机构、夹紧机构以及连接机构等部分组成。整个装置与圆截面弯管零件连成一容腔,可向零件内腔充入用于对零件内表面进行抛光加工的抛光液,控制器控制步进电机带动两端的绕线装置工作,从而实现对弯管内表面的精密抛光加工。利用软件Fluent进行流体仿真,仿真结果表明:流体出口的流速很高,使旋转喷射抛光作用发挥得较好,能够很好地对圆形截面弯管内表面进行抛光加工。     

介电泳抛光方法及其电极形状的实验研究

目的验证介电泳抛光方法的有效性,研究电极形状对介电泳抛光方法均匀性、抛光效率和去除率的影响。方法选取直径76.2 mm的单晶硅片为实验对象,进行传统化学机械抛光(CMP)实验和使用4种电极形状的介电泳抛光实验,每隔30 min测量硅片不同直径上的表面粗糙度以及硅片的质量,然后对测量的数据进行处理和分析。结果与传统CMP方法比较,使用介电泳抛光方法抛光的硅片,不同直径上的表面粗糙度相差小,粗糙度下降速度快,使用直径60 mm圆电极形状介电泳抛光时相差最小,粗糙度下降最快。介电泳抛光方法去除率最低能提高11.0%,最高能提高19.5%,最高时所用电极形状为内径70 mm、外径90 mm的圆环。结论介电泳抛光方法抛光均匀性、效率和去除率均优于传统CMP方法。     

基于遗传算法优化神经网络的镁合金化学机械抛光材料去除模型与仿真

镁合金化学机械抛光(CMP)的材料去除与其工艺参数具有高度非线性的特点,难以采用精确的数学模型来描述。以遗传算法(GA)优化神经网络(NN)建模为基础,利用正交试验设计获取镁合金CMP材料去除样本数据和测试数据,建立镁合金CMP材料去除模型。该模型以抛光压力、抛光盘转速、抛光液流量和抛光时间为输入参数,以材料去除速率为输出目标。结果表明：GA NN协同模型能够构建镁合金CMP工艺参数与材料去除速率的基本关系;其拟合度波动范围为93.22%~97.97%,大大高于NN模型的拟合度波动范围71.56%~93.56%,因而具有更优的预测能力,基本满足工程实际的需求。     

304钢等离子体电解抛光工艺与其表面结构性能研究

目的 减小304钢的表面粗糙度,以满足工程应用中对高质量表面的需求。方法 提出采用等离子体电解抛光(Plasma Electrolytic Polishing,PEP)技术实现304钢表面精整改性,结合高速摄影技术,研究等离子体电解抛光放电过程。通过对比304钢在不同电解液中形成钝化膜的电化学特性,探究不同工艺参数对抛光效果的影响,进一步设计正交试验研究不同因素间的交互作用及最佳工艺方案,阐释抛光前后表面微观形貌与浸润性、耐腐蚀性能及硬度的关系。结果 通过对比分析不同电解液体系中304钢表面钝化膜的电化学特性表明,304钢在(NH4)2SO4溶液中的腐蚀电位最低,钝化膜更容易被击穿,因此选用(NH4)2SO4作为电解液。正交试验和极差分析结果表明,304钢在抛光电压370 V、电解液温度80 ℃、电解质质量分数7%、抛光时间6 min的条件下获得最小的粗糙度(~0.050 mm)。各因素对304钢表面粗糙度的影响大小顺序为电解液温度>抛光时间>抛光电压>电解质浓度。表面性能结果显示,抛光后304钢的表面光洁度显著提高,呈镜面光泽,接触角由35.09°提升至78.52°,耐腐蚀性有所提高,表面硬度略有下降。结论 通过等离子体电解抛光实现304钢表面粗糙度减小及表面质量的显著提高,该技术具有抛光效率高、工艺简单、节能环保等优点,可广泛应用于生物医疗、石油化工、机械制造等领域。     

易碎Be靶丸表面精密抛光技术与理论分析

目的建立一种新的易碎空心微球抛光机模型,并研制出该样机,用于空心Be微球的精密抛光。方法采用限位孔设计解决微球低应力夹持问题,添加不同数量的配重球,用于调整待抛球的滑动摩擦力大小和防止其飞出限位孔。上下盘偏心放置,实现微球无规运动。采用白光干涉仪分析抛光后Be微球的表面粗糙度。结果抛光机模型计算表明,待抛球一直在做周期性的变速和变加速运动,其周期大小由上盘转动频率决定,变加速运动增加了微球的滑动摩擦成分,有利于提高微球抛光效率。此外,待抛球表面抛光轨迹呈现无规行走,这有利于抛光的均匀性。使用该原理抛光机,在24 h内能够将直径1.2 mm、均方根表面粗糙度510 nm的易碎铍(Be)靶丸抛光至85 nm。结论理论和实验共同验证了易碎微球抛光机模型的合理性和可行性,上下盘放置方式、限位孔大小设计和配重球数量等关系着易碎微球的抛光均匀性和抛光效率。     

高精度机器人打磨系统标定算法研究与实现

针对自主研发的机器人打磨系统打磨精度差等问题,通过误差源分析,分别在工具、工件标定算法及实现方面进行了研究。针对打磨使用刀具的特点,选择合适的工具标定算法,设计辅助标定工装,完成了打磨工具的位姿标定,提高了打磨工具的标定精度。同时根据打磨工件标定算法及工件的特点,设计标定块,利用辅助特征点三点标定方法及合理的测量方法,完成了工件的高精度匹配。通过离线编程生成打磨程序,从而实现了高质量、高精度的机器人打磨作业。