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低缺陷陶瓷刀具的设计数据库研究

低缺陷陶瓷刀具的设计数据库研究

作者：邹长斌山东大学

学位级别：硕士

陶瓷刀具中的缺陷降低了其力学性能。因此学者们试图通过降低缺陷的方式来研发陶瓷刀具材料。传统的陶瓷刀具材料研制以“试凑法”为主,需要进行大量的实验。本文以“降低缺陷,提高材料力学性能”为指导思想,建立了陶瓷刀具材料的力学... 详细信息

陶瓷刀具中的缺陷降低了其力学性能。因此学者们试图通过降低缺陷的方式来研发陶瓷刀具材料。传统的陶瓷刀具材料研制以“试凑法”为主,需要进行大量的实验。本文以“降低缺陷,提高材料力学性能”为指导思想,建立了陶瓷刀具材料的力学性能模型,开发了低缺陷陶瓷刀具的设计数据库系统。为陶瓷刀具材料体系设计提供了一种新途径。分析了陶瓷刀具材料产生缺陷的原因及缺陷对材料力学性能的影响,建立了陶瓷刀具材料粒径与材料力学性能的经验方程,结果表明,随着材料粒径的增大,抗弯强度降低,断裂韧度增大。研究了气孔形状和分布位置对陶瓷刀具力学性能的影响,建立了考虑气孔直径、形状和分布位置的陶瓷刀具抗弯强度模型。综合物理匹配性、粒度和气孔对陶瓷刀具力学性能的影响,建立了低缺陷陶瓷刀具抗弯强度模型和断裂韧度模型。建立了四种氧化铝基、一种氮化硅基、两种硼化钛基陶瓷刀具材料的力学性能模型。提出了ATN （Al2O3-TiN）材料体系力学性能模型的建立思路。建立了材料粒径对抗弯强度和断裂韧度贡献量模型和材料气孔缺陷对抗弯强度降低量模型。综合粒径与气孔的影响,建立了ATN材料的抗弯强度和断裂韧度模型,并验证了该模型的正确性和普适性。建立了Si3N4-TiN材料体系和TiB2-Al203材料体系的抗弯强度和断裂韧度模型,并进行了验证。设计了低缺陷陶瓷刀具数据库的总体架构,对低缺陷陶瓷刀具数据库进行了需求分析、逻辑设计和概念设计,确定了B/S模式为低缺陷陶瓷刀具数据库的开发模式。开发了低缺陷陶瓷刀具的设计数据库,实现了陶瓷刀具材料信息查询和材料体系的计算机辅助设计。

关键词：陶瓷刀具设计数据库低缺陷力学性能模型陶瓷材料设计

环氧树脂固化过程中的流变分析及低缺陷成型机制

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环氧树脂固化过程中的流变分析及低缺陷成型机制

作者：陈振国哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

先进航天运载器为了实现更大程度的轻量化,关键之一就是减少燃料贮箱的重量,解决办法就是可将目前使用的含金属内衬的复合材料贮箱替换成无金属内衬的全复合材料贮箱。但全复合材料贮箱的渗漏问题是急需解决的首要问题,而固化过程中的... 详细信息

先进航天运载器为了实现更大程度的轻量化,关键之一就是减少燃料贮箱的重量,解决办法就是可将目前使用的含金属内衬的复合材料贮箱替换成无金属内衬的全复合材料贮箱。但全复合材料贮箱的渗漏问题是急需解决的首要问题,而固化过程中的缺陷是引发微裂纹泄漏的主要原因,因此,对缺陷的控制是十分必要的。本文从固化动力学、固化工艺参数确定、流变学等进行研究,以期望能够得到低缺陷的成型方法。首先,通过固化反应动力学分析,得到AM-8927 A环氧树脂/AM-8927 B固化剂体系的理论预固化温度、理论固化温度、理论后固化温度以及热分解温度。利用Kissinger方程以及Crane方程求得指前因子、固化反应表观活化能、反应级数以及n级固化动力学方程。其次,通过理论分析、流变分析以及非等温DSC方法,初步得到AM-8927 A环氧树脂/AM-8927 B固化剂体系的固化工艺参数,采用两台阶式固化制度,确定了AM-8927A环氧树脂/AM-8927 B固化剂体系的升温速率、低温台阶温度、高温台阶温度、第一个固化台阶的保温时间、第二个固化台阶的保温时间,并提出在第一个固化台阶保温完成后,温度升至第二个固化台阶温度前,采取梯度升温的方式逐步加热制件,当制件固化完成后,采用随炉冷却的方式降温,达到减小内应力的目的。最后,通过对AM-8927 A环氧树脂/AM-8927 B固化剂体系流变性质的分析发现,氧化石墨烯的加入会影响到固化体系的固化过程,并且氧化石墨烯的加入对固化体系的储能模量、损耗模量、黏度以及损耗因子的影响并非简单的线性关系,而是在固化过程的不同阶段具有不同的影响。随着氧化石墨烯含量的增加,AM-8927环氧树脂固化体系的力学性能呈现先增加后减少的总体规律。因为黏度的提高,导致真空脱泡处理不完全,试样的内部质量有随着氧化石墨烯含量的增加而变差的趋势。

关键词：环氧树脂固化动力学流变分析低缺陷

GaSb衬底上分子束外延生长的低温GaSb薄膜的低缺陷表面（英文）

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红外与毫米波学报 2017年第2期36卷 135-138页

作者：郝瑞亭任洋刘思佳郭杰王国伟徐应强牛智川云南师范大学太阳能研究所可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室云南省农村能源工程重点实验室云南昆明650500 中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室北京100083 中国科学技术大学量子信息与量子科技前沿协同创新中心安徽合肥230026

系统地研究了随着GaSb薄膜生长温度的降低,Sb/Ga(V/III)比的变化对薄膜低缺陷表面质量的影响.为了获得良好表面形貌的GaSb外延层,生长温度与V/III比均需要同时降低.当Sb源裂解温度为900℃时,生长得到低缺陷表面的低温GaS b薄膜的最佳生... 详细信息

系统地研究了随着GaSb薄膜生长温度的降低,Sb/Ga(V/III)比的变化对薄膜低缺陷表面质量的影响.为了获得良好表面形貌的GaSb外延层,生长温度与V/III比均需要同时降低.当Sb源裂解温度为900℃时,生长得到低缺陷表面的低温GaS b薄膜的最佳生长条件是生长温度为在再构温度的基础上加60℃且V/III比为7.1.

关键词：低缺陷锑化镓原子力显微镜 V/III比

紫外熔石英元件弹性域低缺陷射流抛光关键技术研究

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紫外熔石英元件弹性域低缺陷射流抛光关键技术研究

作者：宋家亮国防科技大学

学位级别：硕士

熔石英光学元件应用广泛,其加工方法以材料去除为主,包括磨削、研磨和抛光等。传统的研磨抛光会在工件表面和亚表面产生机械破碎性缺陷和污染性缺陷,影响熔石英光学元件的应用。因此,为了提升熔石英元件的光学性能,需要一种超光滑低缺... 详细信息

熔石英光学元件应用广泛,其加工方法以材料去除为主,包括磨削、研磨和抛光等。传统的研磨抛光会在工件表面和亚表面产生机械破碎性缺陷和污染性缺陷,影响熔石英光学元件的应用。因此,为了提升熔石英元件的光学性能,需要一种超光滑低缺陷加工方法进一步降低或去除工件表面的机械破碎性缺陷和杂质污染性缺陷。本文将弹性域无损加工理论和磨料水射流抛光方式相结合,研究了紫外熔石英元件弹性域低缺陷射流抛光的关键技术。弹性域射流抛光通过界面化学吸附反应在熔石英元件弹性域范围内去除材料,不会产生表面和亚表面损伤,可以实现低缺陷超光滑表面加工。本文主要研究内容包括以下三个方面:（1）熔石英元件弹性域射流抛光机理研究。首先,通过分子模拟仿真软件对弹性域射流抛光中的化学去除过程进行了建模仿真,根据体系能量验证了弹性域射流抛光去除原子级材料的可行性。然后,建立了单个原子去除最小机械能与抛光颗粒粒径和射流速度的关系式,将微观的原子级材料去除和宏观的工艺参数建立联系,为实际加工提供理论指导。最后,基于能量守恒理论推导出大粒径抛光颗粒与工件表面的碰撞模型,分析了不同粒径的抛光颗粒对元件表面的作用力,完善了弹性域射流抛光中抛光颗粒与光学元件表面的碰撞模型,计算得到了氧化铈抛光熔石英元件的弹-塑性域边界条件,并通过实验验证。（2）熔石英元件弹性域射流抛光加工特性规律研究。首先,对HF酸动态酸刻蚀后的熔石英样品进行弹性域射流抛光,测量了不同去除深度下的粗糙度和表面形貌,得到弹性域射流抛光对表面质量的加工规律。然后测量了熔石英样品在不同去除深度下的光热弱和激光损伤阈值,得到弹性域射流抛光对熔石英元件激光损伤阈值的影响规律。最后测量了不同去除深度下的污染元素浓度,总结了弹性域射流抛光对破碎性缺陷和污染性缺陷的去除规律。（3）弹性域射流抛光装置和工艺优化研究。首先,对现有射流抛光循环装置进行了优化,然后根据不同喷嘴加工用时和流量需求初步设计阵列喷嘴,利用流场仿真分析了不同组合阵列喷嘴的压强分布和流体速度,确定阵列喷嘴方案并进行可行性实验验证。最后,通过选取不同射流参数组合优化了抛光工艺,进一步提升了射流抛光的效率。

关键词：射流抛光分子模拟仿真弹性域加工低缺陷 Fluent仿真效率提升

熔石英元件纳米SiO2超光滑低缺陷射流抛光技术研究

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熔石英元件纳米SiO2超光滑低缺陷射流抛光技术研究

作者：杨平国防科学技术大学

学位级别：硕士

纳米SiO射流抛光是一种基于弹性域去除,可实现超光滑低缺陷加工的抛光方法。纳米SiO射流抛光往往采用的是单孔喷嘴式加工,加工效率较低。为了提高加工效率,纳米SiO射流抛光的喷嘴由单孔喷嘴结构转向多孔喷嘴结构发展,而多孔喷嘴结构在... 详细信息

纳米SiO射流抛光是一种基于弹性域去除,可实现超光滑低缺陷加工的抛光方法。纳米SiO射流抛光往往采用的是单孔喷嘴式加工,加工效率较低。为了提高加工效率,纳米SiO射流抛光的喷嘴由单孔喷嘴结构转向多孔喷嘴结构发展,而多孔喷嘴结构在孔的布局上存在问题。另外,纳米SiO射流抛光研究内容主要局限于表面的超光滑加工,很少利用纳米SiO射流抛光来处理元件表面的破碎性缺陷和污染性缺陷问题。本文主要针对纳米SiO射流抛光加工效率低和元件低缺陷加工展开研究。研究的主要内容包括:(1)根据射流抛光的特点,建立了碰撞模型。利用该碰撞模型划分了弹性域、塑性域和脆性域碰撞的边界条件。根据这些边界条件和实验加工效果选取抛光颗粒粒径。再根据加工的稳定性和加工后产物是否会引入杂质颗粒选取了抛光液。最后,从分子角度分析了纳米SiO射流抛光去除机理,过程分为化学吸附和弱化的原子键发生化学键断裂。从去除原理分析出,纳米SiO射流抛光可实现原子级去除。(2)根据纳米SiO射流抛光去除机理,分析实验装置应具有的功能,进行实验装置设计,而装置设计的最主要部分是喷嘴结构设计。先进行单孔喷嘴仿真,根据单孔流场分布构建单缝喷嘴仿真。研究压强、间隙和长宽比变化对单缝喷嘴流场分布的影响,通过比较作用在元件表面的压力、剪切力和紊动强度大小,选择了合适的单缝参数。利用单缝喷嘴设计组合式线性喷嘴结构,相同压强下,通过实验验证了线性组合式喷嘴确实可以提高加工效率。(3)纳米SiO射流抛光装置的应用。利用纳米SiO射流抛光装置对于熔石英元件进行加工,主要针对超光滑和低缺陷两方面问题进行研究。在超光滑方面,经过纳米SiO射流抛光工艺处理后,熔石英元件表面粗糙度得到快速降低。在低缺陷方面,选用的赫兹型划痕在去除一定深度时,划痕的宽深比增大,熔石英元件抗激光损伤能力增强;磁流变工艺处理后的熔石英元件经过纳米SiO射流抛光方法处理,表面的铁元素和铈元素含量降低,同时元件表面质量提高。本课题的研究将有助于推动纳米射流抛光技术的发展,组合式线性喷嘴设计为提高去除效率提供了方法。另外,本课题对于低缺陷加工方面的研究,特别是纳米射流抛光对于污染元素的去除的研究,奠定了纳米SiO射流抛光低缺陷加工的基础。

关键词：纳米SiO2射流抛光去除机理抛光装置 Fluent仿真超光滑低缺陷

紫外熔石英元件高精度低缺陷控形控性制造技术研究进展

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强激光与粒子束 2020年第3期32卷 11-17页

作者：石峰舒勇宋辞田野铁贵鹏薛帅肖航国防科技大学智能科学学院长沙410073 国防科技大学装备综合保障国防科技重点实验室长沙410073 湖南省超精密加工技术重点实验室长沙410073 空军工程大学航空机务士官学校河南信阳464000

传统的紫外熔石英元件加工方法本身会引入各类制造缺陷,需要后期加工来消除前期加工带来的缺陷,限制了熔石英元件的加工质量和加工效率。针对这些问题,课题组提出了采用磁流变、离子束、保形光顺和流体动压抛光等可控柔体加工技术提升... 详细信息

传统的紫外熔石英元件加工方法本身会引入各类制造缺陷,需要后期加工来消除前期加工带来的缺陷,限制了熔石英元件的加工质量和加工效率。针对这些问题,课题组提出了采用磁流变、离子束、保形光顺和流体动压抛光等可控柔体加工技术提升熔石英元件的加工效果,并开展了相关研究。主要介绍了课题组在关键技术上取得的重要进展,包括亚纳米精度表面控形制造技术、纳米精度本征表面控性生成方法、熔石英元件高精度低缺陷组合工艺与设备等一系列关键技术。通过探讨关键技术及其发展现状,为未来紫外熔石英元件高精度低缺陷制造技术的发展提供参考。

关键词：熔石英元件高精度低缺陷纳米精度表面控形制造本征表面

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高性能光学制造

机械工程学报 2023年第21期59卷 1-14页

作者：戴一帆彭小强薛帅蒋庄德国防科技大学智能科学学院长沙410073 国防科技大学超精密加工技术湖南省重点实验室长沙410073 国防科技大学装备综合保障技术重点实验室长沙410073 西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710054 西安交通大学微纳制造与测试技术国际合作联合实验室西安710049

聚变点火、同步辐射、光刻机、深空探测、侦察预警等高端装备要实现一系列前所未有的极端性能,并朝着多样化和复杂化的方向发展。强光元件、同步辐射反射镜、掩膜版和光刻物镜、深空探测X射线反射镜等关键光学元件是这些系统实现聚焦、... 详细信息

聚变点火、同步辐射、光刻机、深空探测、侦察预警等高端装备要实现一系列前所未有的极端性能,并朝着多样化和复杂化的方向发展。强光元件、同步辐射反射镜、掩膜版和光刻物镜、深空探测X射线反射镜等关键光学元件是这些系统实现聚焦、极高能量输出、极高峰值功率、极端尺寸光束聚焦和纳米尺度精确图案转印等极端性能的关键。要实现这些高端装备的极端性能,对核心关键元件的光学制造提出了高精度、低损伤、低应力、洁净制造和功构一体等要求,要求实现的是多物理参数约束下的高性能。元件的性能不仅由设计约束,更受到制造水平的制约,传统的以提升精度为目标的光学制造方法面临挑战,亟待实现从高精度制造到高性能制造的跃升。高性能光学制造是指面向极端性能高端制造装备发展对材料/结构特殊、高功率/高能辐照、低缺陷和洁净制造等关键光学元件的制造需求,以服役性能精准调控为目标,通过高性能光学制造装备、工具、检测和工艺等方面的技术创新,制造特殊材料/结构或者极高功能的元件,可作业于极端性能服役环境的制造。将近年来国内外围绕光学元件和超精密零件高性能光学制造的工作进行初步凝练,总结高性能光学制造典型元件的特点、光学制造要求和光学制造技术,尝试阐明高性能光学制造的内涵,介绍高性能光学制造的关键技术和发展趋势,并给出了高性能光学制造的应用实例。

关键词：光学制造高性能低缺陷超精密加工

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^#14机真空低缺陷的消除

安徽电力技术情报 2000年第9期 2-3页

作者：杜存中芜湖发电厂

维普期刊数据库评论

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铝导线连续高速拉伸成形的数值模拟

材料热处理学报 2015年第S2期36卷 230-233页

作者：周天国石舟杨明学栾惊天沈阳大学机械工程学院辽宁沈阳110044 沈阳大学信息工程学院辽宁沈阳110044

针对铝导线高速拉伸过程中铝导线性能不均及表面质量较差的问题,以某电缆厂配模参数为基础,利用deform3d计算机仿真模拟软件,研究了该配模条件下拉伸速度、润滑对铝导线连续拉伸过程中线材温度和应力-应变分布的影响;以及成品模工作锥... 详细信息

针对铝导线高速拉伸过程中铝导线性能不均及表面质量较差的问题,以某电缆厂配模参数为基础,利用deform3d计算机仿真模拟软件,研究了该配模条件下拉伸速度、润滑对铝导线连续拉伸过程中线材温度和应力-应变分布的影响;以及成品模工作锥角对成品线材变形区应力-应变的影响。结果表明:线材温度随着拉伸道次的增加,成品导线变形温、应力和应变增大,成品导线变形温度、等效应力和等效应变分别达到180℃、130.4 MPa和6.781以上;其中摩擦比拉伸速度对导线温度影响更大。通过合理的成品模具结构设计,可有效提高导线变形的均匀性。

关键词：高速拉拔低缺陷模具优化计算机模拟