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微小能量下电火花加工放电蚀除的分子动力学仿真

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微小能量下电火花加工放电蚀除的分子动力学仿真

作者：陈晓菲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

自1943年前苏联的拉扎连柯夫妇发明了电火花加工方法以来,经过几十年的发展,其加工工艺不断完善,电火花加工特有的宏观作用力小、非接触加工等特点奠定了其在微细加工领域的优势地位。但由于电火花放电现象发生在极短的时间和极小的空间... 详细信息

自1943年前苏联的拉扎连柯夫妇发明了电火花加工方法以来,经过几十年的发展,其加工工艺不断完善,电火花加工特有的宏观作用力小、非接触加工等特点奠定了其在微细加工领域的优势地位。但由于电火花放电现象发生在极短的时间和极小的空间内,这给观测和理论分析带来了很大的困难。正因如此,电火花加工的材料蚀除理论研究仍然相对滞后,尤其是微细电火花加工理论,仍存在很多未能解释清楚的问题。电火花加工是利用工件和工具电极之间脉冲性火花放电产生的热能,使工件和工具材料因熔融和气化被蚀除,并在各自表面形成放电凹坑,本文利用分子动力学方法模拟电火花放电蚀除过程,对放电凹坑形成过程进行三维仿真,并研究分析电火花加工的材料蚀除机制及放电凹坑形貌的形成机制。被蚀除的工件和电极材料一部分进入极间形成放电屑,一部分附着于对面电极表面,另外一部分回到原来的电极表面。本文通过分子动力学仿真深入分析了被蚀除的工件和电极材料在极间的运动轨迹和分布状况。除此之外,对火花放电形成放电凹坑后的电极体积和质量的变化进行了分析,研究结果表明:当放电点的能量密度非常小,放电蚀除量很少时,由于电极材料受热导致原子晶格排列无序而致使材料密度下降,因此会出现虽然放电后电极材料的质量减少,但电极的体积几乎不变甚至略微增加的现象。此外,在微细电火花加工中,电极和工件材料的微结构是可达到的最小加工尺寸限制的影响因素之一。为此,本文研究了单晶原子结构各向异性对放电凹坑形成过程的影响,通过分子动力学仿真得到不同晶向平面上的放电凹坑形貌尺寸,如:{100}、{110}和{111}晶向。同时,电极材料在制备过程中不可避免地会产生各种缺陷,如微气孔、微裂纹等,这也会对微细电火花加工的加工质量产生一定的影响。为此,本文针对电极材料中含有微气孔的情况,对其对放电凹坑形成过程的影响进行了分子动力学仿真和研究。

关键词：微细电火花加工分子动力学蚀除放电凹坑极间材料微结构

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聚晶金刚石的电火花加工蚀除机理研究

佛山科学技术学院学报（自然科学版） 2015年第5期33卷 1-4页

作者：叶树林李彪陈锦源佛山科学技术学院机电工程系广东佛山528000 佛山市顺德区伦教街道广东佛山528308

在自制的实验装置上进行了单脉冲放电实验,并采用电子扫描显微镜对放电蚀除凹坑的微观形貌进行观察。研究表明,聚晶金刚石电火花加工时,金属粘结剂熔化或汽化造成金刚石颗粒的脱落是材料蚀除的主要形式,金刚石颗粒也会因温度急剧升高形... 详细信息

在自制的实验装置上进行了单脉冲放电实验,并采用电子扫描显微镜对放电蚀除凹坑的微观形貌进行观察。研究表明,聚晶金刚石电火花加工时,金属粘结剂熔化或汽化造成金刚石颗粒的脱落是材料蚀除的主要形式,金刚石颗粒也会因温度急剧升高形成崩裂而去除。此外,蚀除凹坑周围的金刚石还存在着石墨化的现象。

关键词：聚晶金刚石电火花加工机理蚀除

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结构陶瓷放电加工过程的蚀除机理

陶瓷工程 1998年第5期32卷 42-44页

作者：华子乐严松浩林广涌饶平根华南理工大学材料科学研究所广州510641

综述了结构陶瓷放电加工过程中存在的两种蚀除形式，并通过三个相关数学模型的介绍，进一步阐明了各种机理的蚀除特点。

关键词：结构陶瓷放电加工熔融蚀除蚀除温度分布函数

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德国Eromobil电火花金属蚀除机

现代零部件 2006年第5期 46-47页

作者：吴修义北京齿轮总厂

7产品名称：双反应台刻蚀除胶一体机Primo iDEA

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电子工业专用设备 2016年第2期45卷 45-47页

研制单位：中微半导体设备（上海）有限公司产品介绍：中微公司的双反应台刻蚀除胶一体机PrimoiDEA 源于中微的一个新理念，即：将一个或两个双反应台D—RIE或AD—RE工艺模块、远程等离子体源下游除胶器（DsA）反应腔整合在同一个平台上。

关键词：反应腔一体机产品名称 iDEA 蚀除半导体设备等离子体源研制单位

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钛合金放电诱导可控燃爆烧蚀高效车削

航空学报 2015年第3期36卷 995-1001页

作者：刘志东尹纯晶邱明波田宗军南京航空航天大学机电学院南京210016

钛合金在放电诱导和助燃氧气的共同作用下能通过自身燃烧反应被蚀除,随着助燃氧气压力增大,钛合金蚀除速度增大,但是当气体压力增大到一定程度时会发生爆炸,影响材料成形精度。针对钛合金放电诱导烧蚀高效车削加工提出了基于可控燃爆机... 详细信息

钛合金在放电诱导和助燃氧气的共同作用下能通过自身燃烧反应被蚀除,随着助燃氧气压力增大,钛合金蚀除速度增大,但是当气体压力增大到一定程度时会发生爆炸,影响材料成形精度。针对钛合金放电诱导烧蚀高效车削加工提出了基于可控燃爆机理的新加工理念,即通过定量高压复合低压进气系统以实现钛合金在加工过程中处于可控燃爆状态,以增加钛合金蚀除速度。并与只通入低压氧气的加工方式进行对比试验。结果表明:基于可控燃爆机理的车削加工,在保证加工精度的前提下,通过间歇定量高压助燃氧气实现钛合金燃爆的可控高效加工,其蚀除速度远远高于只通入低压氧气的放电诱导烧蚀车削。

关键词：钛合金放电加工可控燃爆高效蚀除

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超快激光与生物含水组织相互作用

应用激光 2004年第3期24卷 169-172页

作者：刘莉李正佳华中科技大学激光技术研究院武汉430074

研究了超快脉冲激光与生物组织相互作用的机理 ,建立了生物软组织中激光诱导光学击穿模型 ;结果表明 ,对于纳秒或亚纳秒脉冲激光 ,强吸收介质的热电子发射对电子雪崩电离过程有很大影响 ,等离子体光学击穿阈值随生物组织吸收的增加而降... 详细信息

研究了超快脉冲激光与生物组织相互作用的机理 ,建立了生物软组织中激光诱导光学击穿模型 ;结果表明 ,对于纳秒或亚纳秒脉冲激光 ,强吸收介质的热电子发射对电子雪崩电离过程有很大影响 ,等离子体光学击穿阈值随生物组织吸收的增加而降低 ;在激光脉宽为亚皮秒量级时 ,多光子电离成为光学击穿的主要机制 ,介质的击穿阈值几乎与线性吸收系数无关。在达到光学击穿阈值时 ,激光能量沉积在厚度约 1μm的薄层之内 ;随着激光能量显著超过击穿阈值 ,有效的激光透过深度减小。

关键词：超快脉冲激光生物软组织蚀除等离子体光学击穿

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激光减胎的机理及系统研究

激光减胎的机理及系统研究

作者：王逸馨浙江大学

学位级别：硕士

近年来,随着辅助生育技术的发展,生殖科学在临床实践中获得很大的成功。但是由于诱导排卵药物以及辅助生殖技术的广泛使用,在为许多不孕夫妇带来希望的同时亦导致多胎妊娠发生率逐年提高。多胎妊娠会显著增加孕产妇及胎儿的风险。为提... 详细信息

近年来,随着辅助生育技术的发展,生殖科学在临床实践中获得很大的成功。但是由于诱导排卵药物以及辅助生殖技术的广泛使用,在为许多不孕夫妇带来希望的同时亦导致多胎妊娠发生率逐年提高。多胎妊娠会显著增加孕产妇及胎儿的风险。为提高多胎妊娠中孕妇分娩的成功率,因此对于三胎以上的多胎妊娠,应及时进行减胎术,术后保留1-2个健康存活的胚胎,既可达到生育目的又可消除多胎妊娠导致的不良后果。目前常用的减胎方法需采用穿刺针机械刺入孕囊和胎心,会引起胎动,影响机械穿刺的精准度,而且这几种方法均存在易感染、操作费时、手术难度高的问题。随着激光技术的发展与日渐成熟,利用高能量脉冲激光对胚胎进行减灭成为一种很有前景的减胎手术方法。因此,我们提出了一种全新的减胎手术的方法,即采用1064nm的脉冲激光直接聚焦于孕囊内的胚胎内部,通过激光作用于胚胎心脏部位产生的光学击穿效应,对胚胎心脏造成损伤,使胚胎快速死亡,达到减胎的目的。该方法避免了机械针穿刺,且激光脉冲作用的时间非常短,为纳秒量级,避免了胚胎被作用时的剧烈胎动及热效应,很大程度上降低了减胎手术的难度,提高了手术的精准度,在辅助生殖领域具有很好的应用前景。本文首先基于激光与生物组织相互作用的机理和激光在水中及生物组织中的光学特性,对激光减胎进行理论分析,阐述了激光减胎过程中发生的光学击穿效应的基本原理;其次,建立激光减胎的理论模型,从冲击波、空化和热效应等方面验证激光减胎方法的安全性;再次,使用牛肌肉组织和猪脂肪组织进行生物实验研究,得出激光参数与损伤尺寸的关系,优化实验中所使用的激光参数;利用高速相机和水听器探究水环境下激光脉冲与组织相互作用的过程,得出损伤范围与水层厚度以及激光脉冲等参数之间的关系;最后,利用ICR小鼠胚胎模拟临床手术,验证激光减胎的实用性和可行性。

关键词：脉冲激光减胎光学击穿蚀除光致破裂高速相机

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脉冲激光微细加工金刚石机理的研究进展

超硬材料工程 2014年第1期26卷 15-20页

作者：陈梦张凤林欧阳承达毛俊波李盼来广东工业大学机电工程学院广州510006

金刚石具有极高的硬度、导热率及优异的化学稳定性,广泛应用于切削刀具、磨具、导热器件、光学窗口等领域。脉冲激光尤其是超短脉冲激光可以对金刚石材料进行各种微细加工,是扩展金刚石材料在工业领域运用的一个重要手段,文章综述了国... 详细信息

金刚石具有极高的硬度、导热率及优异的化学稳定性,广泛应用于切削刀具、磨具、导热器件、光学窗口等领域。脉冲激光尤其是超短脉冲激光可以对金刚石材料进行各种微细加工,是扩展金刚石材料在工业领域运用的一个重要手段,文章综述了国内外激光微细加工金刚石机理的研究进展,总结了脉冲激光在微细加工金刚石材料过程中的石墨化和材料蚀除机理。

关键词：激光技术微细加工金刚石石墨化蚀除