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气体团簇离子束技术的发展与挑战

中国表面工程 2025年

作者：谢媛解克各邓辉南方科技大学工学院机械与能源工程系

随着科技的不断进步，先进光学与集成电路等领域对光学元件的加工精度要求日益严苛，已经由纳米级材料去除提升至亚纳米级精度。然而，当前主流的传统加工技术，如化学机械抛光（CMP）、液体射流抛光（FJP）、磁流变抛光（MRF）以及离... 详细信息

随着科技的不断进步，先进光学与集成电路等领域对光学元件的加工精度要求日益严苛，已经由纳米级材料去除提升至亚纳米级精度。然而，当前主流的传统加工技术，如化学机械抛光（CMP）、液体射流抛光（FJP）、磁流变抛光（MRF）以及离子束抛光（IBP）等，均存在各自的局限性，难以实现原子级光滑表面的制造目标。因此，如何制造出具有亚纳米级粗糙度且低亚表面损伤的光学元件，已成为当前亟待解决的技术难题。在不断探索新技术的过程中，气体团簇离子束（GCIB）技术作为传统离子束技术的革新升级，展现出在超精密加工领域的巨大潜力，有必要对气体团簇离子束技术的原理、辐照特性以及可能的应用展开探讨。说明气体团簇离子束技术的原理；阐述气体团簇离子束技术所具有的独特辐照特征，包括低每原子能量、高溅射产率、横向溅射效应以及能量密集沉积等。这些特征使其与传统离子束的辐照效应截然不同；探讨气体团簇离子束技术在抛光、刻蚀、薄膜沉积、以及二次离子质谱（SIMS）等领域的应用；总结气体团簇离子束技术现有的优势与不足，为气体团簇离子束技术的进一步发展奠定坚实基础，推动其在超精密加工领域实现更广泛的应用与突破。

关键词：气体团簇离子束超精密制造抛光刻蚀薄膜制备二次离子质谱(SIMS)

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斜盘式轴向柱塞泵配流副油膜特性分析

振动与冲击 2025年

作者：岳星岐王慧赵国超周国强宋宇宁江西科技学院人工智能学院辽宁工程技术大学机械工程学院营口理工学院机械与动力工程系

为探究斜盘式轴向柱塞泵振动的发生机理,建立了斜盘式柱塞泵配流副油膜有限元模型,通过试验验证了模型具有高度的准确性,并采用等间距试验法分析了排油口负载压力、缸体转速和斜盘倾角等工况参数对配流副油膜的压力场特性、温度场特性... 详细信息

为探究斜盘式轴向柱塞泵振动的发生机理,建立了斜盘式柱塞泵配流副油膜有限元模型,通过试验验证了模型具有高度的准确性,并采用等间距试验法分析了排油口负载压力、缸体转速和斜盘倾角等工况参数对配流副油膜的压力场特性、温度场特性、正压力特性和空化特性的影响规律。研究结果表明:柱塞在吸油区与排油区相互转换阶段,随着排油口负载压力、缸体转速和斜盘倾角等工况参数增大,配流副油膜的局部高压和高温区域面积均增大,油膜正压力增大,油膜空化程度增大,油膜气相体积分数峰值分别由5.61%增至6.32%、2.24%增至3.94%、5.61%增至6.37%,均会加剧斜盘式轴向柱塞泵的振动现象;随着吸油口压力的增大,油膜空化程度降低,油膜气相体积分数峰值由2.99%降低至1.51%,在实际设计柱塞泵时各工况参数的取值存在最优区间。

关键词：斜盘式轴向柱塞泵配流副油膜特性振动参数分析

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钴化学机械抛光中抛光液及清洗剂的研究进展

材料导报 2025年第6期39卷 222-231页

作者：张力飞路新春张佳磊赵德文清华大学机械系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084

在当今集成电路技术飞速发展的时代背景下,随着工艺节点不断缩小至纳米级,互连结构及其工艺技术的挑战愈发严峻。钴(Co)作为一种新兴的金属材料,凭借其出色的热稳定性、优异的空隙填充能力和对铜(Cu)布线的强附着力,正逐步成为Cu互连阻... 详细信息

在当今集成电路技术飞速发展的时代背景下,随着工艺节点不断缩小至纳米级,互连结构及其工艺技术的挑战愈发严峻。钴(Co)作为一种新兴的金属材料,凭借其出色的热稳定性、优异的空隙填充能力和对铜(Cu)布线的强附着力,正逐步成为Cu互连阻挡层及潜在互连布线的热门选择。然而,随之而来的是对材料表面平整度与清洁度的极高要求,这直接促使了化学机械抛光(Chemomechanical polishing,CMP)工艺及其后清洗技术的发展与创新。本综述旨在回顾Co作为Cu互连阻挡层和新型互连布线在集成电路中的应用现状,深入分析CMP工艺中抛光液的不同组分对Co去除速率、电偶腐蚀和去除速率选择比等方面的影响。同时,探讨了在CMP清洗过程中清洗剂的关键作用,通过精确设计的化学配方,有效剥离纳米颗粒、有机残留等污染物,确保Co表面达到高度清洁与平整度标准。此外,还敏锐地指出了当前研究中的局限,并对Co的CMP及后清洗技术在追求更环保、更高效方向进行了前瞻性展望。

关键词：化学机械抛光钴阻挡层互连层抛光液清洗剂

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颗粒静电效应对气固流化床流动参数的影响

过程工程学报 2025年

作者：于化龙孙建龙胡霞丁宇航中国石油大学(北京)克拉玛依校区工学院中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室克拉玛依职业技术学院机械系

忽略静电效应是气固流化床中沉降分离高度的实际值与预测值之间误差产生的重要原因之一。由于难以定量控制颗粒所携带的电荷量，因此很难通过实验方法来研究静电效应对沉降分离高度造成的影响。本工作考虑颗粒间的静电效应，采用CFD-DE... 详细信息

忽略静电效应是气固流化床中沉降分离高度的实际值与预测值之间误差产生的重要原因之一。由于难以定量控制颗粒所携带的电荷量，因此很难通过实验方法来研究静电效应对沉降分离高度造成的影响。本工作考虑颗粒间的静电效应，采用CFD-DEM数值模拟方法，对三维流化床中的颗粒夹带和沉降分离高度问题进行研究。结果表明，颗粒之间的静电效应会抑制颗粒夹带，降低夹带率；并且颗粒带电量较小时，颗粒间的静电力可以增大平均颗粒高度和自由空域中颗粒的纵向速度，从而增加了沉降分离高度；而颗粒带电量较大时，颗粒间的静电吸引力容易造成颗粒团聚，进而降低自由空域中的颗粒浓度，抑制了颗粒夹带，从而减小了沉降分离高度。

关键词：静电效应气固流化床沉降分离高度颗粒夹带 CFD-DEM方法

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考虑气泡形状及气泡诱导湍流的聚并模型

过程工程学报 2025年第2期 169-178页

作者：施炜斌龙姗姗杨晓钢黄辉段念华侨大学机电及自动化学院宁波诺丁汉大学理工学院机械材料与制造工程系

在描述气泡聚并的碰撞筒(Collision Tube)理论中，气泡沿碰撞方向的横截面积及其所携带的湍动能是决定碰撞速率的两个关键点。在气液鼓泡流动中，随着气泡体积增大，气泡形状由球形向椭球形、球帽形转变，其相应的投影面积也发生变化。... 详细信息

在描述气泡聚并的碰撞筒(Collision Tube)理论中，气泡沿碰撞方向的横截面积及其所携带的湍动能是决定碰撞速率的两个关键点。在气液鼓泡流动中，随着气泡体积增大，气泡形状由球形向椭球形、球帽形转变，其相应的投影面积也发生变化。由于气泡对液相的强烈作用，液相湍流中剪切湍流和由气泡尾涡诱导的湍流涡漩二者共存，并且在不同的时空范围内对即将发生碰撞的气泡所携带的湍动能产生影响。针对Prince and Blanch聚并模型中的球形气泡假定和剪切湍流作用，本研究建立了考虑气泡形状和气泡诱导湍流的气泡聚并过程动力学模型，并基于群体平衡模型进行了模拟。研究结果表明，在气泡聚并模型中考虑气泡形状变化、气泡诱导湍流和剪切湍流的共同作用，能够准确捕捉气液鼓泡流动中气泡的尺寸分布特征，并且能够进一步影响气液两相的动力学特性预测结果。

关键词：气泡湍流聚并模型群平衡模型鼓泡塔气液两相流

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铝镁层状复合板制备工艺参数优化及组织性能研究

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有色金属(中英文) 2025年

作者：何寒芦毅康敬邦杨建军安阳工学院机械工程学院安阳工学院安阳市先进航空材料与加工技术重点实验室

采用搅拌摩擦加工以搅拌针分别插入铝板和镁板两种方式制备了铝镁层状复合板，通过建立响应面模型优化了制备工艺参数，并对优化后的铝镁界面组织及性能进行了研究。结果表明，采用搅拌针从镁板插入的方式制备的铝镁层状复合板组织及性... 详细信息

采用搅拌摩擦加工以搅拌针分别插入铝板和镁板两种方式制备了铝镁层状复合板，通过建立响应面模型优化了制备工艺参数，并对优化后的铝镁界面组织及性能进行了研究。结果表明，采用搅拌针从镁板插入的方式制备的铝镁层状复合板组织及性能最佳，铝镁界面组织结合良好，两种材料机械互锁效应显著且力学性能更加优异。铝镁界面呈现出不同的组织特征，镁侧晶粒较为均匀，再结晶程度低于母材，焊核区的晶粒在||ND方向上呈现出择优取向。而铝侧平均晶粒尺寸从前进侧到后退侧呈现出先减小后增大的趋势，并在热影响区和热机影响区附近存在较大变化，再结晶程度高于母材，从热影响区到焊核区晶粒取向逐渐偏向随机分布。试样断裂位置在铝侧前进侧热影响区和热机影响区附近，这与界面铝侧晶粒位于滑移的软取向，晶粒尺寸的不均匀性，加工硬化效果的减弱有关。

关键词：铝镁层状复合板搅拌摩擦加工工艺参数优化微观组织 EBSD

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基于NLMS滤波算法的光栅谐波补偿方法

工具技术 2025年第02期 145-150页

作者：任东旭王刚马百川李彬中原工学院机电学院机械工业光学传感与测试技术重点实验室

光栅信号谐波失真问题是制约光栅位移传感器测量精度的重要因素之一，对此本文提出将NLMS滤波应用在光栅信号处理中。阐述NLMS自适应滤波迭代的基本原理，优化设计NLMS滤波器的步长因子，并进行仿真试验。仿真结果表明：两路光栅信号经N... 详细信息

光栅信号谐波失真问题是制约光栅位移传感器测量精度的重要因素之一，对此本文提出将NLMS滤波应用在光栅信号处理中。阐述NLMS自适应滤波迭代的基本原理，优化设计NLMS滤波器的步长因子，并进行仿真试验。仿真结果表明：两路光栅信号经NLMS滤波后，二次谐波的幅值分别降低约95%和89%,四次谐波的幅值分别降低约85%和82%,六次谐波的幅值分别降低约75%和95%。仿真结果表明，NLMS滤波是一种有效的光栅谐波补偿方法。

关键词：光栅信号 NLMS滤波谐波失真谐波补偿

外源性物质对消化沼液中DOM光谱特征的影响

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环境工程学报 2025年第02期 364-372页

作者：余羿琼周翠红冯书耕张明玉王梦涵北京石油化工学院机械工程学院环境工程系

餐厨垃圾厌氧消化产酸是其资源化、能源化利用的重要途径，但消化过程中产生的沼液成为限制技术发展的关键因素，沼液处理成为亟需解决的问题，需要明确其组分才能更好实现沼液产品的增值化。通过添加外源性物质与自身源物质对比，采用... 详细信息

餐厨垃圾厌氧消化产酸是其资源化、能源化利用的重要途径，但消化过程中产生的沼液成为限制技术发展的关键因素，沼液处理成为亟需解决的问题，需要明确其组分才能更好实现沼液产品的增值化。通过添加外源性物质与自身源物质对比，采用三维荧光光谱结合区域积分和平行因子技术，探究餐厨垃圾消化沼液中溶解性有机物（DOM）的荧光组分和荧光强度差异与餐厨垃圾厌氧消化产酸性能。研究结果表明，加入外源性物质的餐厨垃圾厌氧消化能够缩短乙酸产出时间，总氮含量与区域积分法分析出的芳香类蛋白质Ⅰ有显著正相关关系，区域积分分析与平行因子分析能够揭示沼液中溶解性有机物的类别并显示各组分的变化，加入外源性物质能够促进餐厨垃圾厌氧消化DOM的产生。本研究结果可为沼液产品增值化的应用提供理论参考。

关键词：厌氧消化餐厨垃圾溶解性有机物区域积分法平行因子法

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履带自走式采茶机行走底盘通过性设计与试验

农业机械学报 2025年第1期56卷 474-483页

作者：吴正敏陈乐汪义勇罗坤赖筱杰张雪晨曹成茂安徽农业大学茶与食品科技学院茶树生物学与资源利用国家重点实验室安徽农业大学工学院铜陵学院机械工程学院

针对复杂茶园环境下自走式采茶机行驶稳定性较弱等问题，开展了履带自走式采茶机行走底盘通过性能研究。采用UGNX 12.0对整车机构进行三维虚拟建模，通过RecurDyn开展多体动力学仿真，表明了在空载和带负载状态下三角履带底盘可以满足... 详细信息

针对复杂茶园环境下自走式采茶机行驶稳定性较弱等问题，开展了履带自走式采茶机行走底盘通过性能研究。采用UGNX 12.0对整车机构进行三维虚拟建模，通过RecurDyn开展多体动力学仿真，表明了在空载和带负载状态下三角履带底盘可以满足设计需求，并对采茶机横向、纵向稳定性以及越障进行了理论分析，求解出最大爬坡角度及越障高度。通过无线控制系统设计，建立了蓝牙APP通信实现对底盘无线控制；在此基础上，设计了4条三角履带跨行自走式采茶机整机，该采茶机可以在田间自主行走，并对采茶机行走底盘进行了田间试验，试验结果表明，采茶机在试验场地满载时最大爬坡角度达30°,最大越障高度为340 mm,能够满足现阶段茶园行走通过性需求。

关键词：采茶机履带自走式通过性越障