基于不同差分格式的硬盘气膜润滑方程数值求解

为提高计算效率与计算精度，采用不同差分格式求解硬盘的磁头/磁盘界面气膜润滑方程，分析不同差分格式对磁头/磁盘界面气膜润滑压力分布模拟结果的影响。给出中央格式、上风格式、混合格式、QUICK格式、指数格式、乘方格式6种差分格式相应的离散方程格式，选取气膜润滑方程的线性流率（LFR）模型进行压力模拟，并与精确解进行比较。结果表明：6种差分格式都能够模拟出磁头滑块的压力分布情况，且当网格密度足够大时，得到的数值解与精确解基本一致；指数格式在不同网格密度下，均具有很高的稳定性，较之其他格式计算效率高，模拟效果更好；当网格密度足够大时，中央格式计算效率高，优于指数格式。     

润滑层对浮动块与磁盘间分子作用力的影响

当硬盘驱动器的磁头飞行高度处于几纳米的范围内,需要考虑浮动块与磁盘间介质对分子间作用力的影响。采用修正的Hamaker常数,推导出适合于浮动块与磁盘界面的分子作用力计算公式;然后,以双轨浮动块和ASS浮动块为例,采用数值积分方法,研究了润滑层对分子作用力与最小飞行高度之间关系。数据结果显示,当润滑层厚度小于1nm时,润滑层能明显地减小分子作用力;当润滑层厚度大于2nm时,继续增加润滑层厚度,分子作用力减小幅度降低。通过研究润滑层对分子作用力与俯仰角之间关系,可以发现润滑层对其影响较小。最后,采用有限体积法计算楔形浮动块的气膜压力分布,研究了楔形浮动块考虑润滑层的分子间作用力与气膜力耦合后的总承载力与最小飞行高度的关系。结果表明:润滑层在浮动块最小飞行高度小于2nm时对总承载力的影响较大;浮动块在没有润滑层的磁盘上以超低飞行高度飞行时更容易与磁盘发生碰撞。     

充磁与未充磁烧结钕铁硼电火花加工对比试验研究

钕铁硼硬度高、脆性大,且充磁后具有高磁性力.电火花加工是钕铁硼的重要加工方法.为探寻充磁与未充磁烧结钕铁硼在电火花加工过程中的工艺差异和规律,采用单因素试验方法,开展对比试验,研究放电参数(脉冲宽度、峰值电流和脉冲间隔)对充磁与未充磁烧结钕铁硼的材料去除率、表面粗糙度和重铸层的影响.结果 表明:随脉冲宽度的增加,充磁烧结钕铁硼的材料去除率增大,而未充磁烧结钕铁硼的材料去除率先增大后略有减小,充磁与未充磁烧结钕铁硼表面粗糙度值均增大,重铸层均增厚且内部出现裂纹;随峰值电流的增加,两者材料去除率和表面粗糙度值均增大;随脉冲间隔的增加,两者材料去除率和表面粗糙度值均减小;在较大的放电参数值下,充磁烧结钕铁硼的材料去除率和表面粗糙度明显优于未充磁烧结钕铁硼.     

充磁与未充磁烧结钕铁硼电火花加工对比试验研究

钕铁硼硬度高、脆性大,且充磁后具有高磁性力.电火花加工是钕铁硼的重要加工方法.为探寻充磁与未充磁烧结钕铁硼在电火花加工过程中的工艺差异和规律,采用单因素试验方法,开展对比试验,研究放电参数(脉冲宽度、峰值电流和脉冲间隔)对充磁与未充磁烧结钕铁硼的材料去除率、表面粗糙度和重铸层的影响.结果 表明:随脉冲宽度的增加,充磁烧结钕铁硼的材料去除率增大,而未充磁烧结钕铁硼的材料去除率先增大后略有减小,充磁与未充磁烧结钕铁硼表面粗糙度值均增大,重铸层均增厚且内部出现裂纹;随峰值电流的增加,两者材料去除率和表面粗糙度值均增大;随脉冲间隔的增加,两者材料去除率和表面粗糙度值均减小;在较大的放电参数值下,充磁烧结钕铁硼的材料去除率和表面粗糙度明显优于未充磁烧结钕铁硼.     

考虑气体稀薄效应修正Reynolds方程的新模型及其数值分析

硬盘中磁头和磁盘之间的气膜厚度已接近或小于分子平均自由路径,为了更精确地模拟气膜的压力分布,Reynolds方程必须要考虑气体稀薄效应的影响。基于硬盘中常用的修正Reynolds方程——FK模型,提出一种修正Reynolds方程的新模型,并且通过最小二乘有限差分法求解该Reynolds方程。分别利用FK模型和新模型,研究气膜数对承载力和压力中心的影响,并比较2种模型的计算时间。结果表明,2种模型所得的数值模拟结果具有很好的一致性,但新模型的计算效率高于FK模型。     

摄动法研究硬盘磁头滑块动态飞行特性

硬盘工作时,磁头滑块飞行在磁盘上方,其动态飞行特性对硬盘工作性能有重要影响。该文利用摄动法推导了磁头滑块的气膜刚度和阻尼摄动方程,且通过有限体积法进行求解,获得了初始摄动条件下的气膜刚度和阻尼矩阵。结合磁头滑块动力学方程,研究了扰动速度、扰动俯仰角和扰动侧倾角对磁头滑块动态飞行特性的影响。研究结果表明:①扰动速度会导致磁头滑块向磁盘表面作竖直方向的移动,增加了与磁盘接触碰撞的风险;②扰动俯仰角或侧倾角的增加都会导致磁头滑块振动幅度的增加,但扰动俯仰角更容易引起磁头滑块的振动。     

表面粗糙度对硬盘超低飞高气膜静态特性的影响

硬盘(Hard disk drives,HDDs)是当前信息存储的主要器件,它的尺寸越来越小、容量越来越大,磁头的飞行高度越来越低.基于考虑气体稀薄效应修正Reynolds方程的线性流比(Linearized flow rate,LFR)模型,采用一种无网格法-最小二乘有限差分(Least squarefinite difference,LSFD)法,求解引入压力流因子和剪切流因子的量纲一雷诺方程,并且研究表面粗糙度对硬盘超低飞高(1～2 nm)气膜静态特性的影响.数值结果表明,表面粗糙度对超低飞高气膜压力分布和承载力的影响较大,而对压力中心的影响较小;飞行高度越低和/或表面粗糙度值越大,对压力分布及承载力的影响越明显;在粗糙度值相同的条件下,仅磁头粗糙且取横向粗糙度时,系统压力分布最高,气膜承载力最大;各种情况下,表面粗糙度对压力中心的变化影响不大,说明磁头飞行比较平稳,系统稳定性较好;另外,基于LFR模型研究表面粗糙度对硬盘气膜静态特性的影响,不仅数值结果精度高,并且具有很高的计算效率.     

粗糙度模式对硬盘气膜承载特性的影响

当前硬盘中磁头磁盘之间气膜的厚度已经接近或低于分子平均自由程,在这种情况下表面粗糙度及气体稀薄效应的影响不容忽视.应用最小二乘有限差分法,求解考虑气体稀薄效应并引入压力流因子和剪切流因子的量纲一雷诺方程,研究了不同粗糙度模式下硬盘超低飞高(1nm~2nm)气膜的承载特性.数值结果表明:粗糙度模式对超低飞高气膜压力分布及承载力的影响较大,而对压力中心的影响较小;在各种粗糙度模式情形下,磁头取横向粗糙度模式时,可使气膜压力分布升高,并提高气膜的承载力.     

化学机械抛光技术研究现状与展望

化学机械抛光技术几乎是迄今唯一可以提供全局平面化的表面精加工技术,可广泛用于集成电路芯片、计算机硬磁盘、微型机械系统(MEMS)、光学玻璃等表面的平整化。本文综述了CMP的技术原理和CMP设备及消耗品的研究现状,指出了CMP急待解决的技术和理论问题,并对其发展方向进行了展望。