玻璃浆料键合中的孔洞抑制和微复合调控

提出了包含三步式排泡过程的预烧结工艺以及双凹凼-凸台的微复合键合结构方案,以便有效控制玻璃浆料层中的孔洞生成并精确控制键合间隙。预烧结工艺涉及的三步式排泡包含玻璃液形成、真空排泡与孔洞流平3个过程,该过程有效地排除了气泡,从而抑制了键合中间层中的孔洞形成,其工艺的重复性和鲁棒性很强。微复合键合结构中的内外凹凼用于有效控制多余的熔融的玻璃浆料的流动路径,避免其对封装结构的污染;微阻挡凸台则可以精确地将玻璃浆料层的厚度即键合间隙控制到凸台高度。对键合性能的测试表明,该方案简单有效,键合强度和气密性良好,键合间隙为10.1μm,键合强度为19.07 MPa,键合漏率小于5×10-9 Pa·m3/s。     

脉冲功率技术的研究现状和发展趋势综述

脉冲功率技术在国防科研和高新技术领域有着极为重要的应用,而且现在已经越来越多地应用于工业和民用部门,它是高新技术研究的重要技术基础之一,有着极其广泛的发展和应用前景.介绍了脉冲功率技术在国内外的发展和应用现状,并概括了脉冲功率技术研究中储能技术、开关技术、大电流测量技术3大关键技术的研究进展,在此基础上对其发展趋势进行了总结.最后得出结论:作为当代高新技术领域的重要组成部分,脉冲功率技术经过不断的发展,将会更多地从高新技术和国防科研领域转而应用于工业及民用部门.     

用逐层钻孔的小孔法测量非均匀残余应力

针对传统的小孔法只能测量试件内沿深度方向均匀分布的残余应力,采用逐层钻孔的小孔法测量试件中的非均匀残余应力,通过有限元法标定计算校准系数矩阵,构建了一种实用的非均匀应力测试技术。首先,用ANSYS软件构造试件和应变花粘贴的三维有限元模型,采用分层加载的办法实现各层校准系数的仿真计算,标定计算出钻孔深度达到h=0.5D使应力完全释放时,用5步逐层钻孔法构造5层不均匀应力所需的校准系数矩阵;然后,利用标定出的校准系数矩阵,采用5步逐层钻孔的实验方法,测量构建Cr12MoV淬火件的5层非均匀残余应力,并与传统的小孔法进行测试比对。结果表明：用有限元仿真的方法可以模拟试件中的非均匀残余应力场,用于标定计算测量所需的校准系数矩阵;通过5步逐层钻孔实验测量,可以构建出Cr12MoV淬火件的5层不均匀残余应力。     

鞘气聚焦电纺射流喷射的电学特性

开展了鞘气聚焦高效率纺丝射流喷射的研究。搭建了带有微弱电流检测模块的鞘气聚焦电纺喷射实验平台,讨论了鞘气约束作用下纺丝射流的流变与运动行为,结合理论模型分析了鞘气供气压强等工艺参数对纺丝电流的作用规律。实验显示:鞘气聚焦促进了射流的拉伸细化,降低了射流喷射临界启动电压,减小了纳米纤维的直径、提高了电纺纳米纤维的均匀性。当供气压强由0kPa上升到50kPa时,射流喷射平均临界启动电压由10.2kV降低至2.9kV;施加电压为4kV时,经4.4s产生峰值为532nA的冲击电流,稳定喷射阶段纺丝电流为300~500nA。鞘气聚焦还减小了射流直径和表面电荷密度,纺丝电流减小至没有鞘气聚焦时纺丝电流的1/7;纺丝电流随着鞘气压强、喷头至收集板距离的增加而降低,随着施加电压和溶液质量百分数的增加而增大。得到的结果表明:鞘气聚焦抑制了射流喷射过程的电荷干扰,减小了纺丝射流直径,提高了静电纺丝的稳定性。该方法为改善静电纺丝技术的控制水平提供了新的途径。     

高频振动时效的机理与实验研究

针对目前振动时效的研究仅局限于低频激振的现状,研究了高频激振条件下材料内部残余应力的变化规律.采用微观动力学理论,将构件内部材料颗粒间的关系视为多自由度有阻尼振动系统,分析了构件在发生高频共振时残余应力消除的过程;通过低阶模态振型和高阶模态振型的对比分析,研究了高频振动时效在应力均化方面的作用.通过实验验证高频振动时效的可行性,并对比了不同频率激振条件下残余应力的消除和均化结果.结果表明,高频振动时效在消除残余应力及振后构件整体应力均化方面具有较好的效果.     

小孔法中校准系数的有限元数值标定技术研究

由于小孔法中校准系数a和b的试验标定过程较为繁琐,以及ASTM E837-08给出的推荐值在实际测量中有一定的局限性,用有限元数值分析的方法模拟力学拉伸试验的校准过程,对中心圆直径为5.13 mm的A型应变花的校准系数进行标定.通过ANSYS构造试件和应变花粘合的三维模型,分别对薄试件钻通孔和厚试件钻盲孔的情况进行研究,分析试件贴片平面的边长、试件的厚度、钻孔直径和钻孔深度对a和b的影响,然后将标定得到的数据与ASTM E837-08的推荐值进行比较分析.结果表明,薄试件钻通孔时,钻孔直径是主要的影响因素,厚试件钻盲孔时,钻孔直径和钻孔深度是两个主要的影响因素,且它们对a和b的影响都有一定的规律性;通过有限元数值分析的方法标定小孔法中的校准系数得到的数值准确可靠,与ASTM E837-08的推荐值吻合较好,并对其数值做了较充分的扩展;有限元数值标定的方法快捷有效,可以取代复杂的力学拉伸试验校准的方法.     

基于电纺直写的图案化微纳结构喷印技术

研究了利用电纺直写技术进行图案化微纳结构可控喷印沉积的方法,该方法利用喷头与收集板之间的稳定直线射流来实现有序纳米纤维的直写制造。分析了电纺直写射流在静止收集板和移动收集板上的沉积行为;探究了工艺参数对电纺直写微纳结构定位误差的影响规律。实验显示:在内部应力和电荷排斥力的作用下,射流会产生弯曲螺旋从而引导纳米纤维在静止收集板上逐层叠加形成三维微结构;提高收集板运动速度可克服射流螺旋鞭动,获得无螺旋结构的直线纳米纤维。根据设计图形分别电纺直写了方波、多圈矩形纳米纤维图案,分析了直写图案尺寸与设计图案尺寸间的误差。结果显示:电纺直写纤维图案定位误差随着收集板运动速度、喷头至收集板距离、施加电压、收集板运动距离的升高而增加;优化实验条件和试验参数,电纺直写微纳结构定位误差可优于10μm。实验验证了微纳结构图案的精确喷印沉积有助于提高电纺直写技术的控制水平。     

电纺氧化锌纳米纤维乙醇、丙酮气敏传感器

研究了用静电纺丝技术制造微纳气体传感器的方法。采用PVP（Polyvinyl Pyrrolidone）/Zn（Ac）₂和PEO（Polyoxyethylene ）/Zn（Ac）₂两种混合溶液作为原料,通过电纺喷射获得了复合前驱体纳米纤维;在空气中加热至500℃去除聚合物,并使Zn（Ac）₂受热分解、氧化获得ZnO纳米纤维;利用X射线衍射术（XRD）对ZnO纳米纤维进行成分表征;最后实验检测了ZnO纳米纤维气敏传感器对乙醇和丙酮气体的传感特性。结果显示：以PVP/Zn（Ac）₂、PEO/Zn（Ac）₂复合纳米纤维为前驱体制得的ZnO纳米纤维平均直径分别为308 nm、184 nm;这种纳米纤维经加热氧化可获得高纯度ZnO纳米纤维;在室温条件ZnO纳米纤维气敏传感器对目标气体传感响应时间小于1 s,其传感灵敏值随着气体浓度的增大而升高。另外,以PEO/Zn（Ac）₂为前驱体制得的ZnO纳米纤维表面粗糙、比表面积大,具有较高的传感灵敏值,对于乙醇、丙酮两种目标气体的最高灵敏值分别为215.69和118.13。得到的结果表明：静电纺丝技术的引入为半导体微纳气敏传感器的集成制造提供了有效的方法。     

Q235钢应变释放系数塑性修正问题的研究

针对盲孔法测量高残余应力时因塑性效应引入的测量误差问题,对Q235钢应变释放系数的塑性修正问题进行研究.通过分析应变释放系数标定的原理及Q235钢的本构关系模型,采用有限元法仿真计算Q235钢在弹性阶段和塑性阶段的应变释放系数,指出塑性阶段的应变释放系数需要修正;给出基于参量S的修正公式,用于修正高残余应力引起的测量误差,并应用于高残余应力焊接件的测量试验中.结果表明,在弹性阶段,有限元仿真计算与实验结果一致性较好;在塑性阶段,给出的修正公式对于高残余应力的测量有着较好的修正效果,从而拓展盲孔法残余应力测量装置的应用范围.     

长行程水平向振动台的滑台防牵拉技术

为了解决长行程水平向振动台中管线对滑台牵拉引起的输出波形失真问题,提出一种带动管线跟踪滑台同步运动的随动装置设计方法.建立管线牵拉力作用下的水平向振动台机电耦合动力学模型,计算管线牵拉力对振动台输出波形失真度的影响;设计一种基于光栅尺的滑台随动装置,带动随动平台与滑台做同步运动,滑台上的管线经随动平台后引出,此时管线的牵拉力直接作用在随动平台上,而滑台上受到的牵拉力趋于零.试验结果表明,通过增设滑台随动装置,水平向振动台在做超低频大行程振动时的输出波形失真度得到极大的改善.