n-SiO2/BGF和PEi-BGF/SiO2两类复合磨粒及抛光液对硅的抛光性能影响

以苯代三聚氰胺甲醛(BGF)微球为内核,用阳离子型聚电解质PDADMAC、阴离子型聚电解质PSS为表面改性剂,利用静电层层自组装技术,制备出不同包覆结构的n-SiO2/BGF和PEi-BGF/SiO2复合磨粒。利用TEM表征两类复合磨粒的吸附情况,并与传统单一SiO2磨粒抛光液、BGF+SiO2混合磨粒抛光液进行实验比较。通过聚合物表面的交替吸附层数、游离磨粒浓度对比两种复合磨粒抛光液对抛光的影响。抛光试验表明,复合磨粒抛光液的材料去除能力明显优于单一磨粒抛光液和混合磨粒抛光液;在两类复合磨粒抛光液对比中,当SiO2磨粒质量分数为5%时,3-SiO2/BGF和PE5-BGF/SiO2复合磨粒抛光液材料去除率达到最大值,分别为369 nm/min和361 nm/min。     

基于PLC控制的机械手组态环境研究

为了实现对机械手搬运物料的示教操作,文中提出了在组态环境下基于PLC的机械手控制方案。演示系统中采用MCGS组态环境,LG-K7MDR20S型PLC,控制机械手的上升和下降、左右运行、夹住和松开动作。在多年的实践中证明了控制方案的实用性、可靠性和实时性。     

β-环糊精与油酸包合物的制备和摩擦学性能

合成β-环糊精与油酸的包合物,以包合物作为一种润滑添加剂,用四球法研究了载荷、摩擦时间及添加量对其摩擦学性能的影响,并分析了润滑机理。结果表明,在196、294和392 N载荷下,添加包合物的润滑液的摩擦系数均随时间的增加逐渐减小。在各种含量下,包合物的抗磨性能都优于β-CD和油酸的,含量为0.9%时,添加包合物的润滑液具有最佳的减摩效果。在摩擦过程中,包合物主体β-环糊精被分解,释放客体油酸,油酸通过化学吸附形成羧酸皂膜起主要润滑作用,β-环糊精的分解片段形成羟基吸附膜和碳沉积膜起辅助促进作用,二者共同作用形成的复合润滑膜具有良好的摩擦学性能。     

面向卓越工程师培养的CDIO实践平台建设探索

针对卓越工程师的培养要求,文章分析机械工程实践教学中存在的问题,探索引入CDIO教育理念,构建基于大工程思想的机械CDIO实践平台,并且采用CDIO的方法组织实践教学模式,建立相应的平台管理制度。实践证明,机械CDIO实践平台在学生实践模式转化、提高学生工程实践能力和创新能力上具有推进作用,可以取得积极的成效。     

填充β-环糊精/油酸包合物的酚醛树脂磨具的自润滑性能研究

制备了β-环糊精与油酸的包合物,以包合物为填料制备了一种酚醛树脂磨具。研究了包合物的填充量和摩擦实验条件对磨具力学及摩擦学性能的影响,分析了包合物在树脂磨具中的存在形式及其在摩擦过程中释放油酸并产生自润滑作用的机理。结果表明,当包合物的填充量小于20%时,磨具的抗拉强度和硬度能够完全满足磨具的实际使用条件,且包合物的填充可有效降低磨具摩擦因数和磨损率。在不同的转速和载荷条件下,填充包合物都能减小磨具的摩擦因数,且转速和载荷越高时作用越明显,但相应地,磨损率也越大。磨具中的包合物在摩擦过程中释放出油酸,油酸与β-环糊精的摩擦产物共同作用于对磨面上形成自润滑层,从而产生减摩、抗磨和提高表面质量的效果。     

脉冲磁场辅助磁性复合磨粒化学机械抛光技术及其加工试验研究

提出一种脉冲磁场辅助新型磁性复合磨粒化学机械抛光技术。该技术利用磁性聚合物微球与SiO2磨粒组成的复合磨粒抛光液,在脉冲磁场辅助作用下,实现磨粒尺寸对硬质抛光盘微观形貌依赖性小、磨粒易进入抛光区域、材料去除率较高的抛光。设计了“之”字形的对位式结构电磁铁,模拟计算表明其磁感应强度沿抛光平面分布均匀,磁性微球受到的磁力一致性好。磁性微球在抛光系统中的受力分析表明：磁性微球受磁力作用时有利于复合磨粒从近抛光区进入抛光区,以二体磨损的方式去除加工表面;磁性微球不受磁力作用时,复合磨粒随抛光液的流动而移动,避免大量聚集形成磁链。以表面粗糙度Ra=1.1μm的硬质抛光盘进行硅片抛光试验,施加不同频率和占空比的脉冲磁场前后,硅片的去除率从137nm/min提高到288nm/min,频率5Hz、占空比50%时获得最大值,硅片表面粗糙度由抛光前Ra=405nm减小到Ra=0.641nm。     

β-环糊精/二烃基五硫化物包合物的制备及其摩擦磨损性能实验研究

采用共沉淀法制备了β-环糊精（β-CD）/二烃基五硫化物（RC2540）包合物,使用红外光谱（FrIR）和热重分析（TG）对其进行表征.用四球摩擦副考察了包合物作为聚乙二醇600基础液添加剂时的摩擦磨损性能.结果表明β-CD/RC2540包合物减摩抗磨性能优于β-CD,其抗磨性能随包合物添加量增加而增强,高载荷（≥392 N）时,磨斑直径比添加β-CD的小25％～30％.摩擦作用导致β-CD/RC2540包合物外壳β-CD分子发生分解,释放腔内的RC2540,RC2540分解产生的活性S元素在摩擦表面形成摩擦化学反应膜起到较好的润滑效果.     

静电层层自组装复合磨粒及抛光液的抛光性能研究

利用静电层层自组装原理,通过PDADMAC在聚合物粒子表面改性和吸附不同层数的SiO2磨粒,制备n-SiO2/BGF复合磨粒及其抛光液。分析了交替吸附PDADMAC和SiO2磨粒的BGF微球表面Zeta电位的变化,利用TEM表征了不同层数的n-SiO2/BGF复合磨粒SiO2磨粒的吸附情况。分析了聚合物表面磨粒的吸附层数、游离磨粒浓度、聚合物粒径对复合磨粒抛光液抛光的影响。抛光实验表明:3-SiO2/BGF复合磨粒抛光液的材料去除率最高,为368.8nm/min;复合磨粒抛光液中的聚合物粒子为1～2μm、游离磨料SiO2的质量分数为5%时,材料去除率取得较大值。经3-SiO2/BGF复合磨粒抛光液抛光后的硅表面,在10μm×10μm范围内,表面粗糙度从0.3μm降至0.9nm,峰谷值小于10nm,表明复合磨粒抛光液对硅片具有良好的抛光效果。     

磁性复合磨粒化学机械抛光技术及其加工试验研究

提出一种新型的磁性复合磨粒化学机械抛光技术。该技术利用磁性聚合物微球与SiO2磨粒组成的复合磨粒抛光液,在辅助磁场的作用下,实现了一种磨粒尺寸与硬质抛光盘微观形貌依赖性小、材料去除率较高的抛光工艺。建立直径8 mm、高度不等的稀土钕铁硼永磁体以点阵形式组合形成的4类辅助磁场。仿真计算表明,柱状下凹磁极的磁场磁力HdH/dz分布均匀,磁性微球受到的磁力一致性好。对磁性微球在抛光系统中的受力分析表明,磁性微球受到的磁力有助于复合磨粒从近抛光区域进入抛光区域,磁性复合磨粒能以二体磨损的方式划擦去除加工表面。以表面粗糙度Ra 0.5μm的硬质抛光盘进行硅片抛光试验,施加辅助磁场前后,硅片的材料去除率从66 nm/min提高到179 nm/min,硅片表面粗糙度由抛光前Ra 405.860 nm减小到Ra 0.490 nm。     

利用复合磨粒抛光液的硅片化学机械抛光

为了提高硅片的抛光速率,利用复合磨粒抛光液对硅片进行化学机械抛光.分析了SiO2磨粒与聚苯乙烯粒子在溶液中的ζ电位及粒子间的相互作用机制,观察到SiO2磨粒吸附在聚苯乙烯及某种氨基树脂粒子表面的现象.通过向单一磨粒抛光液中加入聚合物粒子的方法获得了复合磨粒抛光液.对硅片传统化学机械抛光与利用复合磨粒抛光液的化学机械抛光进行了抛光性能研究,提出了利用复合磨粒抛光液的化学机械抛光技术的材料去除机理,并分析了抛光工艺参数对抛光速率的影响.实验结果显示,利用单一SiO2磨料抛光液对硅片进行抛光的抛光速率为180 nm/min;利用SiO2磨料与聚苯乙烯粒子或某氨基树脂粒子形成的复合磨粒抛光液对硅片进行抛光的抛光速率分别为273 nm/min和324 nm/min.结果表明,利用复合磨粒抛光液对硅片进行抛光提高了抛光速率,并可获得Ra为0.2 nm的光滑表面.