检索结果-南通市图书馆

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

磁控溅射条件下CrN的结构计算与性能研究

磁控溅射条件下CrN的结构计算与性能研究

作者：杨尔其沈阳理工大学

学位级别：硕士

切削工具性能要求的逐渐提高,促进了新型硬质涂层在硬度、热稳定性、韧性以及抗氧化性等的发展。从应用的角度来看,CrN系涂层比Ti N系涂层具有更优异的性能而受到重视,其次,由于CrN有趣的电子结构和弹性性能,使之在基础材料科学计算上... 详细信息

切削工具性能要求的逐渐提高,促进了新型硬质涂层在硬度、热稳定性、韧性以及抗氧化性等的发展。从应用的角度来看,CrN系涂层比Ti N系涂层具有更优异的性能而受到重视,其次,由于CrN有趣的电子结构和弹性性能,使之在基础材料科学计算上得到很大关注。本研究目的是揭示CrN基材料行为背后的物理学性能,在理论计算和实验研究间架起桥梁,并提供材料趋势,以便设计新硬质涂层,所有这些都在合金理论的框架内使用第一原理计算。采用直流磁控溅射技术,通过改变N流量、溅射功率以及工作气压进行CrN涂层制备,研究不同工艺参数对涂层结构性能和力学性能的影响,找到最佳工艺参数。利用高温氧化实验,找到最佳工艺参数下制备的CrN涂层的热稳定温度。得到的实验结论如下:N流量的增加,通入沉积室的氩气流量不变,溅射到靶材表面的离子数不变,使得溅射速率逐渐降低。低功率时CrN需要形核吸收能量,随着功率的增大,相吸收能量增加,使得CrN随离子能量的增加促进了晶粒的长大。高工作压力为等离子体提供更多的碰撞机会,减少了原子能量和表面原子的流动性,导致涂层表面的粗糙度增加。通过进行纳米划痕实验了解CrN涂层的膜基结合力,随着工作压力的增大会增加涂层的“抗划痕裂纹扩展”能力。高温氧化时,随着温度的升高涂层相结构由CrN→CrN+CrN+CrO→CrN+CrO→CrO,CrO的X射线强度随着氧化温度的升高而增加,硬度模量存在明显的下降趋势。采用Materials Studio软件的CASTEP模块进行CrN电子结构和能带结构的计算。采用CrN模型,取实验中XRD的CrN(111)相的空间群(Fm-3m)。涂层的弹性刚度常数均大于零满足机械稳定性的条件,利用计算的弹性刚度常数的衍生公式得到的硬度模量和杨氏模量等的结果,与实验结果进行对比,考虑到涂层的制备环境以及存储环境,涂层的表面存在一定的缺陷,但在可接受范围内。所以采用第一原理计算的方法进行涂层的结构的预测是非常值得推进的一种方法。CrYN涂层整体硬度提高,随着溅射功率的提高硬度逐渐增大,在30W时硬度达到最大值(30.11 GPa)。XRD峰向低角度偏移,在溅射功率为30 W时涂层的膜基结合力最好,临界载荷为16.262 m N。

关键词： CrN涂层第一性原理计算纳米划痕高温氧化 CrYN

岩体结构面基本摩擦特性的宏-微观室内试验研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

岩体结构面基本摩擦特性的宏-微观室内试验研究

作者：郑爽绍兴文理学院

学位级别：硕士

基本摩擦系数是影响岩体结构面抗剪强度的重要参数,在边坡工程稳定性评价中起着重要作用。常规室内试验方法所确定的基本摩擦系数往往受矿物成分、温度等因素影响,为系统揭示结构面的基本摩擦性质,本文分别研究了砂岩、大理岩的宏观摩... 详细信息

基本摩擦系数是影响岩体结构面抗剪强度的重要参数,在边坡工程稳定性评价中起着重要作用。常规室内试验方法所确定的基本摩擦系数往往受矿物成分、温度等因素影响,为系统揭示结构面的基本摩擦性质,本文分别研究了砂岩、大理岩的宏观摩擦系数与微观摩擦系数,并建立了两者的关系。本论文的主要研究内容和相关结论如下:(1)采用倾斜试验、直接剪切试验开展摩擦系数的宏观尺度研究,对规格为直径50 mm,高为100 mm的圆柱试样开展倾斜试验;对规格为10 cm×10 cm×5 cm的平直结构面试样开展直接剪切试验,对砂岩分别施加1、2、3、8、12 MPa的恒定法向应力,对大理岩分别施加1、3、5、7 MPa的恒定法向应力。研究表明摩擦系数随法向应力增加呈对数降低趋势,随剪切速率增加呈对数增长趋势。(2)通过纳米压痕试验,获得了砂岩、大理岩中矿物成分的弹性模量和硬度参数。采用纳米划痕试验开展摩擦系数的微观尺度研究,研究发现,低荷载条件下,发现长石矿物摩擦系数随荷载增加表现出先降低后保持不变的趋势,石英矿物摩擦系数随荷载增加表现出先降低后增加的趋势;此外,随着剪切速率的增加,两种矿物的摩擦系数呈增长的趋势。高荷载条件下,发现在石英、方解石矿物摩擦系数随法向荷载增加而增加,长石矿物摩擦系数随法向荷载增加基本不变,三种矿物随划痕速率增加均未产生明显变化。(3)根据宏-微观尺度试验结果,采用RSF定律建立砂岩、大理岩基本摩擦系数与矿物摩擦系数的线性回归方程。通过直接剪切试验验证该经验公式可靠性,其误差范围为0.17%～0.91%与0.49%～5.25%。此关系适用于矿物摩擦系数与规格为10 cm×10 cm×5cm的砂岩、大理岩试样经直接剪切试验所确定的基本摩擦系数之间,有关其他岩性的普遍适用性还有待进一步探究。本研究为基本摩擦系数的测定与取值提供了新思路。

关键词：摩擦系数微观尺度直接剪切试验纳米划痕 RSF定律

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

析出强化中熵合金摩擦行为的分子动力学研究

析出强化中熵合金摩擦行为的分子动力学研究

作者：孔继云湖南大学

学位级别：硕士

随着纳米器件的快速发展,研究和揭示纳米摩擦学特性和变形机制至关重要。近年来,很多研究者已经采用分子动力学方法对摩擦行为开展了深入的研究。其中人们大都关注各种加工参数对中熵合金摩擦行为的影响,如刻划速度、压载条件以及刻划... 详细信息

随着纳米器件的快速发展,研究和揭示纳米摩擦学特性和变形机制至关重要。近年来,很多研究者已经采用分子动力学方法对摩擦行为开展了深入的研究。其中人们大都关注各种加工参数对中熵合金摩擦行为的影响,如刻划速度、压载条件以及刻划距离等。中熵合金是一类兼具高硬度和强度、良好的延展性、耐腐蚀性、高温抗氧化性以及耐磨性等优异性能的新型材料。而中熵合金自身内部的微结构(如:空位、间隙缺陷、析出相)对摩擦行为的影响很少被关注。因此,本文采用分子动力学方法开展了析出相对FeCrNi中熵合金摩擦行为影响的研究。本文的主要研究工作及成果如下:(1)利用分子动力学方法,研究了FeCrNi中熵合金在纳米压痕过程中独特的力学行为和微观结构演化。非线性Allometricl函数拟合FeCrNi中熵合金压载阶段载荷力-位移曲线,得到最大压痕深度处的载荷力,计算FeCrNi中熵合金的硬度为2.09 GPa,与实验值接近。FeCrNi中熵合金纳米压痕过程中载荷-位移曲线上的波动现象与位错的产生形核及缺陷结构有关。虚拟压头挤压原子在表面产生堆积,原子堆积表现出强烈的不均匀性和不对称性。(2)通过分子动力学方法研究了单个析出相对FeCrNi中熵合金摩擦行为的影响,分析讨论单个析出相对样品力学性能、划痕诱发的凹槽表面粗糙度、材料去除等的影响。此外,对位错演变进行可视化处理,Shockley位错占总位错的大部分,其他位错类型所占比例较低,纳米划痕过程中的塑性响应主要由Shockley位错引起。(3)最后进一步探究了多个析出相对FeCrNi中熵合金摩擦行为的影响。利用分子动力学方法模拟了纳米划痕过程中位错与析出相之间复杂相互作用的微观结构演变过程。随着析出相数量的增加,位错的形貌和密度以及摩擦性能均有显著差异。单个析出相对其吸收很少,主要起到阻碍作用,而随着析出相个数的增加,位错与析出之间的交互作用增加,析出相会吸收一部分位错。同实验方法对比发现,分子动力学可以更方便、更清晰地通过相关的可视化软件实时观察样品内部微观结构的演化过程,并追踪样品在加工过程中的原子轨迹。这项工作不仅为析出相对FeCrNi中熵合金纳米级摩擦行为的影响提供了深入见解,而且有助于开发具有优异耐磨性的先进中熵合金。

关键词：析出相中熵合金纳米划痕摩擦行为分子动力学

单晶氮化镓的磨削特性研究及其分子动力学仿真

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

单晶氮化镓的磨削特性研究及其分子动力学仿真

作者：宋健盐城工学院

学位级别：硕士

单晶氮化镓是一种具有优异物理化学性能的第三代半导体材料,在5G通讯、能源汽车等众多领域得到了广泛应用。但在应用中,除了要求氮化镓自身要拥有良好的性能外,还对其形状精度、表面/亚表面损伤等有严格要求。氮化镓作为一种典型的硬脆... 详细信息

单晶氮化镓是一种具有优异物理化学性能的第三代半导体材料,在5G通讯、能源汽车等众多领域得到了广泛应用。但在应用中,除了要求氮化镓自身要拥有良好的性能外,还对其形状精度、表面/亚表面损伤等有严格要求。氮化镓作为一种典型的硬脆性难加工材料,高硬度、高脆性和低断裂韧性等特性使其在纳米加工中极易产生机械损伤。因此,本课题旨在提出一种高效率低损伤加工氮化镓的精密加工工艺。首先,本课题通过纳米划痕试验及分子动力学仿真,研究氮化镓在纳米刻划中表面/亚表面损伤的形成机理,得到氮化镓易加工的晶面和晶向。同时,使用超声振动辅助磨削技术加工硬脆性材料,能够有效提高加工效率和改善表面质量。但目前应用于单晶氮化镓材料超声振动辅助磨削加工的研究较少,且其加工特性仍有待深入研究。因此本课题以单晶氮化镓材料作为研究对象,对比了超声振动和其他加工参数对单晶氮化镓加工效果的影响,并对其超声辅助磨削特性进行探究。最后借助截面显微法及腐蚀试验,得到不同加工参数下的亚表面损伤深度,为后续的研磨抛光去除深度提供参考。本课题的主要内容包括:(1)通过对氮化镓晶体不同晶面和不同晶向进行纳米划痕试验及其分子动力学仿真。首先结合断裂力学理论,分析载荷-位移曲线,得到氮化镓发生弹塑转变和脆塑转变的临界切深和临界载荷,以及率先发生转变的晶面和晶向。同时借助扫描电镜观察压入深度在达到脆塑转变临界深度前后,划痕产生的裂纹分布以及扩展方向,并与分子动力学仿真结果相互验证,从而得到氮化镓晶体各晶面晶向的材料形变及去除机理。综上,确定氮化镓的易加工晶面和加工晶向。(2)对氮化镓分别进行普通磨削和超声振动辅助磨削试验。首先建立了超声振动辅助磨削系统,并推导出单颗磨削超声辅助运动轨迹。同时,开展XPS试验分析了Ga面和N面的产生各向异性的原因。然后对比在有无超声、施加不同振动方向和改变磨削深度等不同加工状态下,氮化镓的磨削力、比磨削能和表面粗糙度等,得到氮化镓最佳的超声振动辅助磨削加工参数。这为氮化镓超精密加工提供指导,也获取了高效低损伤加工氮化镓的加工工艺。(3)首先研究了氮化镓亚表面损伤的形成机理,并介绍了常见的亚表面损伤检测方法。其次通过截面显微法和腐蚀试验,得到各加工参数磨削加工后的氮化镓晶片不同的亚表面损伤深度和缺陷形式。最后分析不同振动向和氮化镓各向异性对加工产生的亚表面损伤缺陷影响,并为后续的研磨抛光工艺去除深度做指导。

关键词：氮化镓分子动力学纳米划痕超声振动磨削特性表面/亚表面损伤

单晶氧化镓精密研磨表面/亚表面损伤检测及研磨工艺研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

单晶氧化镓精密研磨表面/亚表面损伤检测及研磨工艺研究

作者：徐亚萌盐城工学院

学位级别：硕士

单晶氧化镓(β-GaO)是具有超宽禁带的新型半导体材料,非常适合开发研制应用于高频、高功率器件和光电子领域。从氧化镓晶体生长出来到制备成器件的过程中,需要进行一系列复杂的精密加工,导致了表面及亚表面损伤的产生,严重影响了器件的... 详细信息

单晶氧化镓(β-GaO)是具有超宽禁带的新型半导体材料,非常适合开发研制应用于高频、高功率器件和光电子领域。从氧化镓晶体生长出来到制备成器件的过程中,需要进行一系列复杂的精密加工,导致了表面及亚表面损伤的产生,严重影响了器件的性能和使用寿命。本文以纳米划痕测试技术为基础,研究了单晶氧化镓摩擦磨损性能以及纳米刻划中的表面变形和材料去除机理,对游离磨料研磨加工后单晶氧化镓的表面及亚表面损伤进行分析,提出了优化后的游离磨料研磨单晶氧化镓工艺路线。主要的研究内容与结论如下:基于纳米划痕技术对单晶氧化镓的(010)和(100)两个晶面进行摩擦磨损试验研究。为分析载荷、速度和摩擦次数对于不同晶面影响,对各个试验条件下的划痕宽度和深度进行了测量并拟合,得出了可进行比较的量化结果:载荷和重复摩擦次数对划痕磨损量的影响比速度更大。使用Berkovich金刚石压头在纳米划痕仪上进行纳米刻划试验。通过表征得到了单晶氧化镓在刻划过程中的变形特征,对刻划过程中的刻划力和划入深度之间关系进行了数据拟合,分析了线性加载刻划过程中的摩擦系数,得出单晶氧化镓(010)晶面的材料去除规律。同时基于赫兹接触理论计算得到单晶氧化镓(010)晶面的弹塑转变临界深度,表明划入深度在1.108 nm时,单晶氧化镓去除方式发生弹塑转变。结合数据与表面变形特征得到单晶氧化镓脆塑转变临界深度为482.24 nm。采用不同粒度金刚石磨粒在不同压力下游离磨料研磨加工单晶氧化镓(010)和(100)两个晶面,通过分析加工后的表面粗糙度和表面缺陷,结合压痕断裂力学并以表面粗糙度R作为预测亚表面损伤裂纹深度的条件,建立了亚表面损伤裂纹预测模型。采用截面显微法直接检测亚表面损伤裂纹深度,验证上述预测模型的可靠性,研究结果能够为优化单晶氧化镓精密加工工艺提供参考依据。通过游离磨料研磨的加工方式,选择满足粗研磨和精研磨阶段加工要求的磨粒粒径、转速和载荷,以提高单晶氧化镓表面加工质量为主要目标进行工艺参数优化。使用粗研磨与精研磨相结合两步走的加工工艺对单晶氧化镓(100)和(010)晶面进行加工,粗磨阶段采用W7金刚石磨料在树脂合成铁盘上以3k Pa的研磨压力进行研磨,精磨阶段采用W3金刚石磨料在树脂合成锡盘上同样以3k Pa的研磨压力进行研磨。

关键词：单晶氧化镓纳米划痕摩擦磨损材料去除机理表面/亚表面损伤研磨加工

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

人牙釉质纳米尺度下的摩擦磨损行为研究

润滑与密封 2010年第2期35卷 23-26页

作者：黄毅郑靖西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室摩擦学研究所四川成都610031

利用纳米划痕仪研究了人牙釉质在纳米尺度下的摩擦磨损行为,考察了法向载荷对牙釉质摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着法向载荷增大,人牙釉质的摩擦因数和磨损深度呈现非线性增大;载荷较小时(20mN),摩擦因数随载荷增加而缓慢增大,划痕... 详细信息

利用纳米划痕仪研究了人牙釉质在纳米尺度下的摩擦磨损行为,考察了法向载荷对牙釉质摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着法向载荷增大,人牙釉质的摩擦因数和磨损深度呈现非线性增大;载荷较小时(划痕表面主要呈现轻微凹陷,损伤以弹塑性变形为主;当载荷较大时(>20mN),摩擦因数随载荷增加而缓慢增大,划痕表面开始出现磨屑,磨损以脆性剥层为主。

关键词：牙釉质摩擦磨损纳米划痕

化学镀Ni-P电镀Ni-Co-Mn复合层力学及耐热腐蚀性能

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

稀有金属材料与工程 2017年第3期46卷 790-795页

作者：奚小波缪宏金亦富张瑞宏张剑峰扬州大学江苏扬州225127

通过先化学镀后电镀的方法制得"基材-化学镀Ni-P层-电镀Ni-Co-Mn层"的复合层,采用金相观测、纳米压痕、纳米划痕、SEM、EDS等方法研究了镀层的力学性能及耐热腐蚀性能。结果表明,复合层的弹性模量与纳米硬度与电镀层相近,比单一化学镀... 详细信息

通过先化学镀后电镀的方法制得"基材-化学镀Ni-P层-电镀Ni-Co-Mn层"的复合层,采用金相观测、纳米压痕、纳米划痕、SEM、EDS等方法研究了镀层的力学性能及耐热腐蚀性能。结果表明,复合层的弹性模量与纳米硬度与电镀层相近,比单一化学镀层略低;复合层与基材结合得较好,复合层中2种镀层亦结合得较好,结合力超出纳米划痕的最大测量值28 N,比单一电镀层与基材的结合力大;化学镀层与电镀层的组织致密度较高,耐热腐蚀性及抗氧化性较好,且化学镀层稍优于电镀层;先化学镀后电镀的工艺比单一电镀的结合牢固,比单一化学镀的镀层生长速率要快,且热腐蚀后与基材的结合力提升很多。

关键词：化学镀电镀纳米压痕纳米划痕结合力热腐蚀

磁头-磁盘接触作用力对磁记录层信息强度影响规律的定量研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

物理学报 2015年第23期64卷 282-291页

作者：刘育良陈志刚孙大兴张广玉哈尔滨工业大学大学机电工程学院哈尔滨150001

磁存储密度的持续增长会导致磁头-磁盘的间距不断减小,这样,极有可能引起磁头-磁盘接触退磁的发生,从而造成磁记录层存储数据的丢失.为了明确退磁过程中的相应作用关系,本文通过磁力显微镜的相位成像原理直接给出了磁盘退磁的定量测量方... 详细信息

磁存储密度的持续增长会导致磁头-磁盘的间距不断减小,这样,极有可能引起磁头-磁盘接触退磁的发生,从而造成磁记录层存储数据的丢失.为了明确退磁过程中的相应作用关系,本文通过磁力显微镜的相位成像原理直接给出了磁盘退磁的定量测量方法.并且依据此方法,利用纳米划痕实验研究了磁头-磁盘接触作用力对磁记录层信息强度的影响规律.结果表明:当磁头-磁盘接触作用力超过临界退磁载荷时,磁记录层的信息强度与磁头-磁盘接触作用力之间存在减函数关系;在低接触载荷区域中,即使磁记录层表面没有划痕产生,磁盘退磁现象仍旧可能发生;对于任意磁头-磁盘接触作用力,磁盘表面的破坏区域总是会大于磁记录层的退磁区域;当磁头反复划刮磁盘的同一位置时,磁记录层的表面划痕处将出现弹性安定状态,对应地,磁记录层的信息强度会趋近于某一定值.

关键词：磁盘退磁纳米划痕磁力显微镜定量分析

重复加工对单晶镍表面形貌及亚表面缺陷的影响

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

稀有金属材料与工程 2021年第8期50卷 2897-2904页

作者：任洁郝明锐梁国星吕明太原工业学院机械工程系现代制造研究所山西太原030008 太原理工大学机械与运载工程学院精密加工山西省重点实验室山西太原030024 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原030006

通过分子动力学模拟对重复纳米加工单晶镍中的表面形貌、亚表面损伤和刀具受力情况进行了分析。并通过纳米划痕实验适当验证了理论分析的结论。对加工中一系列原子的坐标进行追踪,揭示了重复加工时表面凹槽的形成及变化原因。通过共近... 详细信息

通过分子动力学模拟对重复纳米加工单晶镍中的表面形貌、亚表面损伤和刀具受力情况进行了分析。并通过纳米划痕实验适当验证了理论分析的结论。对加工中一系列原子的坐标进行追踪,揭示了重复加工时表面凹槽的形成及变化原因。通过共近邻分析和位错提取技术,得出在单晶镍纳米加工中,重复加工一次会对工件亚表面质量有所改善,而重复加工两遍则基本没有区别。同时,刀具在第1次加工中所受切向力和法向力明显较大,而后的2次重复加工则刀具受力基本相同。采用原子力显微镜对纳米划痕实验后的单晶镍进行表面粗糙度检测,发现重复一次加工会适当地提高加工后工件表面质量。

关键词：单晶镍分子动力学纳米划痕多次重复表面形貌