检索结果-南通市图书馆

窄脉宽激光诱导背向选择性去除金属薄膜制备微电路（特邀）

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

光子学报 2023年第7期 56-66页

作者：崔佳琪谢小柱黄亚军李兆艳罗宇航龙江游广东工业大学物理与光电工程学院广东工业大学机电工程学院激光微纳加工研究中心广东工业大学实验教学部

为了在透明基板上制备出导电性能良好的微电路，研究了窄脉宽激光正向和背向选择性去除金属薄膜制备的微结构形貌特征，开展了纳秒激光选择性去除Cu薄膜（厚度为150 nm）的实验和温度场仿真研究，揭示了正、背面去除的烧蚀机理和材料的... 详细信息

为了在透明基板上制备出导电性能良好的微电路，研究了窄脉宽激光正向和背向选择性去除金属薄膜制备的微结构形貌特征，开展了纳秒激光选择性去除Cu薄膜（厚度为150 nm）的实验和温度场仿真研究，揭示了正、背面去除的烧蚀机理和材料的喷射机制。实验结果表明，当激光脉冲能量为0.270～0.542μJ，扫描速度为2 mm/s时，激光诱导背向去除金属薄膜在加工质量方面优于正向加工，其去除几何精度高，轮廓边缘平整，几乎没有溅射。采用优化后的纳秒激光加工工艺参数，激光脉冲能量为0.403μJ，扫描速度2 mm/s，扫描线间距为3μm，制备出均匀分布的铜阵列图案。在相同参数下对玻璃基板上的铜薄膜背向选择性去除，得到具有良好导电性和粘附性的微电路。

关键词：窄脉宽激光背面去除温度场仿真金属薄膜微电路

半导体激光辐照FDM 3D打印ABS的热作用理论

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

工程塑料应用 2022年第10期50卷 47-52页

作者：于小辉程联军夏振宝石洋张鹏飞张传伟青岛大学机电工程学院山东青岛266071

基于激光辅助加热丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)线材提高熔融沉积成型(FDM)打印效率的方案,在分析激光对塑料热作用的基础上,建立连续激光加热塑料的理论模型。根据能量守恒原理,计算推导出激光参数对塑料温度变化影响的关系表达式,并... 详细信息

基于激光辅助加热丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)线材提高熔融沉积成型(FDM)打印效率的方案,在分析激光对塑料热作用的基础上,建立连续激光加热塑料的理论模型。根据能量守恒原理,计算推导出激光参数对塑料温度变化影响的关系表达式,并以半导体激光辐照ABS打印线材为例,通过数值计算与分析、ABAQUS仿真激光辐照加热模拟以及实验验证等方法,研究激光参数—温度变化—加热效果三者之间的影响关系。数值计算得出激光辐照下的塑料玻璃态和黏流态转变的激光参数阈值。实验发现,所测热影响区深度与理论计算及仿真模拟结果较为吻合。结果表明,选择合适的激光功率和辐照时间,可以实现ABS塑料由外向内的热穿透。利用所建的激光加热塑料理论模型及相关公式,可为激光辅助FDM 3D打印的研究提供理论依据。

关键词：激光辅助加热理论模型丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料温度场仿真

激光辅助金刚石车削单晶硅的温度场建模及加工试验

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

应用激光 2022年第11期42卷 37-49页

作者：许伟静舒霞云申昆明黄分平常雪峰厦门理工学院精密驱动与传动福建省高校重点实验室福建厦门361024 集美大学海洋装备与机械工程学院福建厦门361024

以激光辅助条件下单晶硅的金刚石车削为对象,建立了激光辅助加热的温度场模型,利用COMSOL软件模拟得到单晶硅表面及亚表面的温度场分布;结合激光辅助加热的单晶硅表面测温试验,与温度场仿真结果进行了对比验证;最后开展了单晶硅激光辅... 详细信息

以激光辅助条件下单晶硅的金刚石车削为对象,建立了激光辅助加热的温度场模型,利用COMSOL软件模拟得到单晶硅表面及亚表面的温度场分布;结合激光辅助加热的单晶硅表面测温试验,与温度场仿真结果进行了对比验证;最后开展了单晶硅激光辅助金刚石车削试验,研究进给量和背吃刀量一定的条件下,激光功率和主轴转速对切削力、表面粗糙度、切屑形态及刀具磨损的影响。结果表明,主轴转速为2000 r/min、激光功率32~40 W时,表面温度达到脆塑转变温度,500℃以上的亚表面传热深度超过6.8μm;激光软化材料效果受功率和主轴转速共同影响,随着激光功率增加和主轴转速降低,单晶硅加工性能和表面质量提升,刀具磨损降低,但激光功率达48 W时,加工热损伤导致单晶硅表面粗糙度大幅增加;激光功率40 W、主轴转速2000 r/min条件下,单晶硅表面粗糙度最低可达3 nm。

关键词：激光辅助加工单晶硅温度场仿真表面质量

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

激光光幕测速系统温控装置设计

中北大学学报（自然科学版） 2022年第4期43卷 370-376页

作者：程日炜兰国峰严浩铭党亚南冯美娟赵辉中北大学信息与通信工程学院山西太原030051 上海航天技术研究院北京研发中心北京100081

为保障激光光幕测速系统可在极端温度环境下正常使用,根据测速系统的工作环境、结构特点等因素,设计了一款基于STM32的温度控制装置.结合测速系统实际需求对温控装置进行方案设计,通过理论计算完成温控装置主要器件的参数确定,并通过AN... 详细信息

为保障激光光幕测速系统可在极端温度环境下正常使用,根据测速系统的工作环境、结构特点等因素,设计了一款基于STM32的温度控制装置.结合测速系统实际需求对温控装置进行方案设计,通过理论计算完成温控装置主要器件的参数确定,并通过ANSYS对温控方案的器件参数以及安装位置进行温度场仿真试验来验证方案设计的合理性,之后对系统的温度控制电路以及软件进行设计.经过试验验证,该温控装置可在15 min内完成对系统内部的温度调节,关键器件性能可以维持稳定,相较于其他温控方式,具有能耗低、体积小、调节效率高等特点,可以应用在激光光幕测速系统上.

关键词：激光测速温度控制自动调节温度场仿真

2219铝合金厚板FSW焊缝成形成性规律与工艺改进

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

2219铝合金厚板FSW焊缝成形成性规律与工艺改进

作者：刘东豪中南大学

学位级别：硕士

燃料贮箱作为火箭的主要承力结构,有着极端的服役条件,对材料的可靠性与焊接工艺有着重要要求。与我国现役最大火箭长征五号相比,长征九号重型运载火箭贮箱壁厚从6～8mm增大到18～30mm,焊缝强化相发生回溶、厚向组织性能差异增大,难以... 详细信息

燃料贮箱作为火箭的主要承力结构,有着极端的服役条件,对材料的可靠性与焊接工艺有着重要要求。与我国现役最大火箭长征五号相比,长征九号重型运载火箭贮箱壁厚从6～8mm增大到18～30mm,焊缝强化相发生回溶、厚向组织性能差异增大,难以获得与薄板焊接相当的连接强度,找到厚板焊接薄弱区的位置与如何稳定地提高厚板焊接的连接强度是亟须解决的问题。本文围绕不同板厚的2219铝合金板材,系统研究了不同板厚下搅拌摩擦焊接(FSW)成形成性规律,得出了最优焊接参数窗口。结合温度场仿真与2219析出强化型铝合金的材料特性,进一步分析了18mm板厚FSW接头的局部力学性能与微观组织,确定了18mm板厚焊缝接头的薄弱区域,提出侧倾角FSW,改进焊接工艺,提高了焊缝力学性能。具体研究内容和结论如下:(1)系统研究了6mm和18mm板厚的2219铝合金FSW成形成性的规律。研究结果表明:板厚从6mm增大到18mm时,焊缝形貌和表面纹理变得粗糙和模糊;与6mm板厚焊接工艺窗口相比,18mm焊接工艺窗口缩小了7倍;6mm板厚的FSW焊接接头的热机影响区的宽度在60～310μm之间,18mm板厚的FSW焊接接头的热机影响区的宽度在1500～3500μm之间;热机影响区宽度在焊速一定时,随着转速的增大而增大,在转速一定时随着焊速的增大而减小。在成形良好的焊接工艺窗口下,6mm接头强度在340～360MPa区间波动,而18mm接头强度在310～340MPa区间波动,且与6mm接头相比18mm接头的最高强度下降了23.7MPa。(2)系统阐明了6mm和18mm板厚的2219铝合金FSW温度场的分布规律。研究结果表明:在最优焊接工艺下,6mm板厚FSW与18mm板厚FSW在稳定焊接阶段返回侧的温度均高于前进侧,与6mm板厚的温度梯度相比,18mm板厚的温度梯度更大,为100℃;与6mm焊缝高温经历的时间相比,18mm焊缝在150～300℃温度区间经历的时间增加了1倍。(3)分析了18mm板厚FSW接头的局部力学性能与微观组织。研究结果表明:在上中下三个厚度方向上,前进侧的力学性能均优于返回侧的力学性能;在前进侧中部的力学性能最佳,而下部次之,上部的力学性能最差;在返回侧中部和下部基本一致,上部性能最差;性能最薄弱区域位于接头上部的返回侧区域;在微观组织上,前进侧和返回侧沿着焊缝厚向自上而下高角度晶粒(HAB)所占的比例均逐渐下降,且返回侧HAB的比例小于前进侧;作为强化相的θ’亚稳相沿着焊缝厚度自上而下其密度逐渐增大但其尺寸逐渐减小,且θ’亚稳相在前进侧的密度大于返回侧的分布密度。(4)提出侧倾角FSW,改进了焊接工艺,提高焊缝性能。研究结果表明:侧倾角FSW提高了焊缝前进侧的温度,改变了18mm FSW接头温度场的分布,提升了焊缝整体接头的力学性能,与常规FSW相比,在相同转速和焊速的焊接参数下,侧倾角FSW最高焊接强度为330.7MPa,增大了8.9MPa。为实现长征九号运载火箭贮箱高质量焊接提供了新的焊接工艺思路。图73幅,表15个,参考文献80篇

关键词： 2219铝合金厚板搅拌摩擦焊温度场仿真工艺改进

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

冷却系统流量对主轴温度的影响研究

机电工程 2022年第2期39卷 250-254页

作者：刘蕾王婷何圳涛耿继青珠海格力电器股份有限公司广东珠海519000 广东省高性能伺服系统企业重点实验室广东珠海519000

针对电主轴运转过程中流量设计对主轴温升、寿命影响的问题,对电主轴冷却系统流量对主轴温度的影响进行了仿真分析和测试研究。首先,基于实际的电主轴使用情况,将其工况划分为低转速小扭矩、空载最高转速、低速最大扭矩3种工况,并对不... 详细信息

针对电主轴运转过程中流量设计对主轴温升、寿命影响的问题,对电主轴冷却系统流量对主轴温度的影响进行了仿真分析和测试研究。首先,基于实际的电主轴使用情况,将其工况划分为低转速小扭矩、空载最高转速、低速最大扭矩3种工况,并对不同工况下主轴各关键部件的发热量进行了计算;然后,建立了主轴整机的温度场有限元仿真模型,将最佳流量的分析细化至了主轴的常用切削工况上,同时为避免主轴因流量供给不足造成寿命缩短、故障等问题,提出了最低流量的计算方法;最后,搭建了电主轴温升试验测试平台,对常用工况下主轴各关键部位的温升进行了测试,结合试验结果对仿真模型进行了误差验证。研究结果表明:仿真结果与试验测试之间的误差小于5%,证明电主轴仿真模型具有可靠性;常用工况下电主轴最佳冷却流量为8 L/min,恶劣空载时最低流量为0.4 L/min,恶劣负载下最低流量为0.67 L/min;该结果可为电主轴实际运转工程中的流量设计提供理论依据。

关键词：电主轴温度场仿真最佳流量最低流量

SiC/SiC复合材料激光微结构加工机理与工艺研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

SiC/SiC复合材料激光微结构加工机理与工艺研究

作者：樊曲园西安理工大学

学位级别：硕士

涡轮是航空发动机的重要部件,长时间工作在恶劣复杂环境中,需要接受高温、腐蚀、磨损等的挑战。常规的均质材料难以满足新的服役要求,碳化硅纤维强化碳化硅(SiC/SiC)的各组分共同作用,具备优于均质材料的性能,在恶劣环境中被广泛使用。... 详细信息

涡轮是航空发动机的重要部件,长时间工作在恶劣复杂环境中,需要接受高温、腐蚀、磨损等的挑战。常规的均质材料难以满足新的服役要求,碳化硅纤维强化碳化硅(SiC/SiC)的各组分共同作用,具备优于均质材料的性能,在恶劣环境中被广泛使用。纳秒激光加工具有加工效率高,可加工范围广、加工精度高等特点,更能满足本文的加工要求。但纳秒激光加工SiC/SiC复合材料时,会出现氧化堆积、热影响区(HAZ)、分层和微裂纹等热致损伤现象,影响目标材料的力学性能。本文针对SiC/SiC复合材料的高质量刻蚀,开展纳秒激光刻蚀工艺研究、激光与目标材料的相互作用机理、热应力耦合分析及不同溶液辅助激光加工的实验研究工作。具体的研究内容如下:针对纳秒激光加工过程中存在的热致损伤问题,开展纳秒激光刻蚀实验,探究激光参数对SiC/SiC复合材料加工形貌、尺寸的影响规律。首先确定SiC/SiC复合材料的烧蚀阈值,达到烧蚀阈值而又不过度饱和是高质量加工的前提。再根据纳秒激光各参数与微结构宽度和深度的相关系数,选取相关性较高的激光参数开展实验。实验结果显示,随着能量密度的增加,微结构的宽度和深度均表现为先增大后趋于饱和的趋势。且纳秒激光与SiC/SiC复合材料作用的过程中出现的氧化现象随着加工次数、加工功率、重复频率的增大而更加显著,随着扫描速度的增大变化趋势减缓。激光刻蚀实验过程中出现的热积累效应易使材料表面和内部产生应力集中的现象,进一步导致分层、HAZ、微裂纹等问题的产生。单纯地依靠实验和显微设备拍摄无法准确把握材料内部的特征变化规律,本文借助仿真软件建立三维温度场模型,模拟了脉冲激光与SiC/SiC复合材料的作用过程,观察材料在激光不同参数的影响下,对应的温度场和应力应变的变化规律。仿真结果表明,纳秒激光与SiC/SiC复合材料相互作用时,大量的热能作用在基体表面,三维复杂模型随着能量密度的变化会产生热应力,能量密度越高温度越高,对应的应力应变越大。由于SiC/SiC复合材料结构的特殊性,材料含有的SiC成分在高温环境下易与空气中的氧气发生反应。本文改变辅助加工环境,力求避免SiC/SiC复合材料在加工过程出现热致损伤现象。通过实验-仿真-实验形成闭环反馈的研究方案,发现水辅助环境中加工得到的微结构的加工轮廓清晰完整,且微槽结构的槽壁锥度较小,微孔结构为U型孔,是理想孔型。同时,氧化、分层、纤维拔出和HAZ等现象大幅改善,实现了对SiC/SiC复合材料的无热损伤加工。

关键词： SiC/SiC 纳秒激光温度场仿真应力应变加工辅助环镜

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于离子束表面抛光的热效应抑制研究

基于离子束表面抛光的热效应抑制研究

作者：周迪西安工业大学

学位级别：硕士

离子源在光学元件表面各点的驻留时间不同,在温升阶段会致使离子束对光学元件的表面去除速率随时间变化的的现象,称为“热效应”。通过对K9光学元件进行均匀线扫去除实验,采用叠加间距为2.5mm,总加工时长为500s。经过zygo干涉仪检测后... 详细信息

离子源在光学元件表面各点的驻留时间不同,在温升阶段会致使离子束对光学元件的表面去除速率随时间变化的的现象,称为“热效应”。通过对K9光学元件进行均匀线扫去除实验,采用叠加间距为2.5mm,总加工时长为500s。经过zygo干涉仪检测后可知对K9光学元件的去除量由200nm逐渐上升到480nm。以及在对K9光学元件的均匀面扫去除实验发现,离子束刚开始轰击区域内的去除量明显低于其他区域。本文对“热效应”在加工过程中对光学元件的影响展开研究并寻求热效应抑制的方法。在探究离子束加工工件过程中,首先建立热分析模型,利用瞬态传热的方法对模型进行温度场仿真。探究K9光学元件在定点轰击、均匀线扫以及均匀面扫几种不同加工形式下,K9光学元件表面的温度场变化情况。根据其表面温度变化建立温度与去除速率的关系。利用温度传感器,测量加工时K9光学元件其表面的温度变化情况,验证K9光学元件表面温度场仿真的正确性。将温度传感器粘贴于K9光学元件未被加工的一面（背面）。其加工前后的温度有较大的差异,在整个加工过程中温度呈现上升趋势。在K9光学元件表面到达温度平衡时,其仿真的温度与实际测得的温度相差较小,温差为2℃以内。利用龙贝格求积公式和变上限积分算法,求出增加的驻留时间。对由温度效应所造成欠去除的部分进行补偿。以及采取对K9光学元件受温度影响区域进行分批次加工减小温度效应的影响。对补偿方法进行实验验证。对K9光学元件进行均匀线扫实验,得到线扫去除部分的面形。刻蚀量基本保持一致,稳定在480nm左右。补偿方法对于减小温度效应的影响有很大改善。

关键词：热效应热效应抑制瞬态传热温度场仿真

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

金刚石散热材料批量制备技术研究

金刚石散热材料批量制备技术研究

作者：李维汉安徽工程大学

学位级别：硕士

电子元器件、集成电路和半导体等领域高速发展过程中,其内部热流密度持续增加,会严重影响器件性能指标,因此对器件的散热性能提出更高需求。金刚石具有密度低、热导率高、热膨胀系数低以及电化学稳定等优异性能,成为理想的散热材料。热... 详细信息

电子元器件、集成电路和半导体等领域高速发展过程中,其内部热流密度持续增加,会严重影响器件性能指标,因此对器件的散热性能提出更高需求。金刚石具有密度低、热导率高、热膨胀系数低以及电化学稳定等优异性能,成为理想的散热材料。热丝化学气相沉积(Hot Filament Chemical Vapor Deposition,HFCVD)法因其设备简单、工艺参数可控,且能够实现大面积沉积等优点被广泛应用于金刚石制备领域。然而,HFCVD法制备金刚石散热材料生长速率较低,能耗较大,相比传统铜基散热材料制备成本高,效益低下。如何提高金刚石生长速率并降低装置能量消耗,进而降低金刚石散热材料生产成本成为亟待解决的关键问题。本课题借助计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真软件模拟批量制备金刚石装置内部的温度场,旨在提升温度场均匀性及利用热屏蔽装置等特殊结构降低能量消耗,进一步在现有小规模HFCVD生产装置基础上,探究基体表面金刚石高效高质量制备工艺,并将其推广于大批量金刚石制备当中,提出HFCVD法批量制备自支撑金刚石的新工艺流程,最终得到金刚石散热片。采用扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、拉曼光谱(Raman spectroscopy)、激光扫描共聚焦显微镜(Laser Scanning Confocal Microscopy,LSCM)等表征手段对金刚石生长速度、生长质量、表面形貌和粗糙度进行评估和验证。本文主要研究内容可概括如下:首先,研究了金刚石生长工艺参数及确定了自支撑金刚石膜生长载体,探究碳源(甲烷)浓度、热丝功率、反应压力及基体类型等参数对金刚石生长速率和质量的影响。结果表明,合适的功率对金刚石生长至关重要,小批量生产中最佳功率为1600 W,碳源浓度和反应压力对金刚石形貌的调控起关键作用,其最佳工艺参数如下:形核阶段碳源(CH/H)浓度为18/300 sccm,反应压力为1500 Pa,生长阶段碳源浓度为14/300 sccm(微米金刚石)和14/300 sccm(纳米金刚石),反应压力为4000 Pa(微米金刚石)和2000 Pa(纳米金刚石),且碳化硅作为自支撑金刚石生长载体可最大程度保证薄膜的完整性。利用CFD仿真软件,综合考虑热传导、热辐射和热对流三大传热机制,模拟小规模制备金刚石涂层装置内部的温度场,优化HFCVD构件与布局,实现温度场均匀性提升及能量高效利用。研究发现,采用石英支撑块和热屏蔽结构可将装置能量损耗降低约30%。为验证仿真方法正确性,在设备中集成了实时测温装置,表明了仿真结果的准确性与可靠性。进一步扩大真空反应腔并优化热丝与基体排列,确立HFCVD装置大批量生长金刚石仿真模型,对腔内基体温度分布进行系列分析,结果表明当热丝间距为22 mm、热丝高度为8 mm、热丝直径为0.6 mm及热丝温度为2200℃时,HFCVD装置内基体温度均匀性得以提升且处于适合金刚石沉积的温度区间内。最后,以碳化硅作为基体,结合HFCVD、机械抛光和激光切割技术提出批量化自支撑金刚石散热片的新工艺制备方法。通过HFCVD装置在碳化硅表面多次沉积制备多层金刚石,达到预定厚度后对金刚石涂层表面进行机械抛光,接着利用激光加工工艺切割碳化硅基体完成基本脱膜并对该面进一步机械抛光,最终得到高质量双面抛光自支撑金刚石散热片,其双面粗糙度均小于200 nm。

关键词：金刚石膜热丝化学气相沉积法温度场仿真自支撑多次生长