金刚石刀具机械研磨过程中材料的去除机理

从原子量级揭示了金刚石刀具机械研磨过程中材料的去除机理——研磨过程中,研磨区域原子的相变是材料去除的主要原因．使用分子动力学方法建立了金刚石刀具和刚性金刚石磨粒的三维模型．采用Tersoff势函数计算了所有原子之间的作用力,并以1．5个晶格的切深进行了研磨过程模拟．通过观测模型内部原子位置的变化发现,研磨区域刀具原子的晶胞在研磨过程中被压扁,发生了从金刚石体心立方结构向无定形碳结构的转变．计算了研磨区域原子研磨前后的径向分布函数,进一步验证了该相变过程．同时,使用X射线衍射方法分析了研磨实验过程中产生的碎屑．分析结果表明研磨过程中确实有相变发生．     

东丽纳米加工技术 纤维上形成功能材料涂层

日本东丽10月22日宣布，成功地开发出了可使用纳米技术提高纤维性能的“纳米级加工技术”。     

磨削加工对滚动轴承套圈工作表面影响与措施

本文主要分析磨削加工对滚动轴承工作表面影响,磨削变质层形成的机理,分类及减少或消除滚道表面变质层的措施,以确保轴承加工质量。     

基于划刻实验的单晶锗材料去除机理研究

采用Cube压头对单晶锗进行变载与恒载纳米划刻实验, 利用扫描电子显微镜和原子力显微镜对已加工表面进行观测, 根据表面形貌将划刻过程分为延性域、脆塑转变域及脆性域三种, 对各个阶段的表面成型及材料去除方式进行了研究。使用最小二乘法对不同阶段划刻力进行非线性拟合, 并利用相关系数检验拟合函数可靠性, 结果表明划刻力与划刻深度存在强相关性。同时分析了单晶锗的弹性回复率随划刻距离的变化趋势, 结果表明工件的弹性回复率将从纯弹性阶段的1逐步回落至0.76左右。基于脆塑转变临界载荷, 以裂纹萌生位置作为脆塑转变标志, 首次结合工件已加工表面弹性回复, 提出一种适用于计算单晶锗的脆塑转变临界深度模型, 其脆塑转变临界深度为489 nm。     

烧结钕铁硼永磁材料腐蚀机理与表面防护技术

介绍了烧结NdFeB永磁材料在几种典型环境中的腐蚀机理,阐述了目前采用的NdFeB表面防护技术及研究进展情况,以及作者研究开发的烧结NdFeB永磁材料的表面防护涂层技术.     

平面磨削表面的特征解耦与形貌仿真

该文提出一种基于少量参数的平面磨削表面形貌仿真方法.采用小波分析对已成型表面信号进行多尺度分解,结合各尺度下分解信号的小波能量分析,将复杂的平面磨削表面信号按照频率范围划分为低频频段、理论频段和高频频段.并将表面信号中低频频段与高频频段信息叠加形成通用仿真模型.然后结合由砂轮形貌数据与磨削运动学理论所得到的理论形貌,最...     

粉末冶金航空刹车材料磨屑的形成机理研究

研究了粉末冶金航空刹车材料在摩擦磨损过程中产生的各类磨屑,探讨了各类磨屑的形成机理,并分析了磨屑在粉末冶金航空刹车副监控中的功用。研究表明,粉末航空刹车材料在摩擦磨损过程中可产生四类磨屑：片状磨屑比较常见,是表面裂纹扩展形成的;块状磨屑主要是由内外裂纹传播造成的;条状磨屑主要是犁削作用造成的;球形磨屑包括实心和空心两种,形成温度较高。磨屑在航空刹车副监控中常用来作为无分解状态下材料的使用状态和安全性判据之一。     

Ti-Si-N超硬复合表面纳米压痕测量过程的有限元仿真

为了深入了解Ti-Si-N纳米复合表面的力学性能,尝试采用有限元方法对纳米压痕测量的加一卸载过程进行了模拟.详细介绍了该三维有限元仿真过程的各个细节,包括对标准Berkovieh压头的建模和相关参数的确定,以及对Ti-Si-N表面模型边界条件、压头与表面接触方式和加一卸栽方式的处理.采用有限元的非线性算法对一个Ti-Si-N表面纳米压痕测量的实验曲线进行了拟合.通过有限元仿真得到了Ti-Si-N样品的屈服极限和应力-应变关系.该研究表明,采用有限元仿真与纳米压痕测量相结合是研究纳米复合表面非线性塑性性能的有效方式.     

基于游离磨粒的化学机械抛光材料去除非均匀性形成机制(英文)

本文主要研究硬脆晶体材料化学机械抛光中基片内材料去除非均匀性的形成机理.首先分析了化学机械抛光时抛光机的运动参数对硅片表面上相对速度分布非均匀性、摩擦力分布非均匀性、接触压力分布非均匀性及磨粒运动轨迹密度分布非均匀性的影响规律.然后通过基片内材料去除非均匀性实验,得出了抛光机运动参数对基片表面材料去除非均匀性的影响.通过比较理论分析与实验结果,基片表面上相对速度分布非均匀性、摩擦力分布非均匀性及接触压力分布非均匀性随转速的变化趋势与基片表面材料去除非均匀性的实验结果相差较大,只有磨粒在基片表面上的运动轨迹分布非均匀性与基片表面材料去除非均匀性的实验结果趋势相同.研究结果表明,基片表面材料去除非均匀性是由磨粒在基片表面上的运动轨迹分布非均匀性造成的,充分说明了基片表面材料去除的机械作用主要是磨粒的机械作用.     

固结磨料化学机械研抛K9玻璃的材料去除机理

采用失重法对固结磨料研抛K9玻璃材料去除过程中的机械与化学作用进行了分离,采用显微硬度方法分析了研抛液对K9玻璃工件表层硬度的影响.研究结果表明:研抛液能与K9玻璃发生化学反应并在其表面形成一层较基质材料软的变质层,变质层厚度随浸泡时间的延长而增加；单纯研抛液的化学作用对K9玻璃的材料去除作用有限,固结磨料研抛垫对K9玻璃的机械去除作用主要以脆性去除为主,化学与机械的交互作用是K9玻璃影响材料去除的主要方式:当研抛盘转速为200r/min时,化学作用与机械作用达到平衡,交互作用最为强烈,材料去除率达到最大值.     

Surface Effect on Phase Transformation of Single Crystal NiTi Shape Memory Alloys Studied by Molecular Dynamics Simulation

Surface effect on phase transformation of single crystal (SC) NiTi shape memory alloys (SMAs) with various thicknesses and various Ni contents is studied by molecular dynamics simulation. For the SMAs with various thicknesses considering surface effect, the residual strain, the average atomic potential energy, and the four characteristic phase transformation temperatures all increase, and fewer twinned martensite boundaries are left after cooling compared to the sample without considering surface effect. Moreover, with increasing thickness of the sample, the surface effect is gradually weakened, and there is no obvious regularity in phase transformation characteristics. For the SMAs with various Ni contents considering surface effect, segmental martensite phase transformation, phase transformation fluctuation, and wider phase transformation temperature ranges are observed, whereas these phenomena do not occur in the sample without considering surface effect. With the increasing of Ni contents, for both cases of considering surface effect or not, the critical stress of phase transformation, average atomic potential energy, the modulus of detwinned martensite increase, but the phase transformation temperature and modulus of twinned martensite decrease.     

Thymol在不同分子链长度塑料膜中的释放动力学模拟

目的利用分子动力学模拟并分析不同PVA分子链长度下thymol的释放过程和释放机理。方法研究基体为聚乙烯醇(PVA),添加抗菌剂thymol共建PVA/thymol聚合物模型,进行分子动力学模拟,分别从均方位移、扩散系数、自由体积角度研究分子链长度分别为40,80,160下thymol在PVA聚合物中的释放过程。结果 thymol分子在PVA中的自由体积分数会随着分子链长度的增加而减小,thymol分子在PVA中的扩散系数也会相应减小,这是因为分子链越长,分子间的相互作用力越大,束缚了链的运动性。结论不同分子链长度对于包装材料抗菌剂中的释放具有重要影响。在同等条件下,短链结构中thymol分子在PVA中容易释放,且做缓慢蠕动运动而非跳跃扩散运动。     

Early Stage of Oxidation on Titanium Surface by Reactive Molecular Dynamics Simulation

Understanding of metal oxidation is very critical to corrosion control, catalysis synthesis, and advanced materials engineering. Metal oxidation is a very complex phenomenon, with many different processes which are coupled and involved from the onset of reaction. In this work, the initial stage of oxidation on titanium surface was investigated in atomic scale by molecular dynamics (MD) simulations using a reactive force field (ReaxFF). We show that oxygen transport is the dominant process during the initial oxidation. Our simulation also demonstrate that a compressive stress was generated in the oxide layer which blocked the oxygen transport perpendicular to the Titanium (0001) surface and further prevented oxidation in the deeper layers. The mechanism of initial oxidation observed in this work can be also applicable to other self-limiting oxidation.     

Investigation in Influence of Types of Polypropylene Material on Diffusion by Using Molecular Dynamics Simulation

Polypropylene (PP) and its copolymers are widely used in food packaging films and containers. This paper investigates the diffusion of limonene as a low molar mass compound through three types of polypropylene materials (PP‐H, PP‐B and PP‐R) by using the molecular dynamics method, evaluates the influence of types of polypropylene material on the diffusion behaviour of limonene and reveals the diffusion mechanism. The diffusion coefficients of limonene in PP‐H, PP‐B and PP‐R are obtained at 313K and 353K. The accessible free volumes for polymers PP‐H, PP‐B and PP‐R are calculated by using the probe radius r_p = 0.09, 0.11, 0.128 and 0.209 nm, respectively. The results suggest that not only the amount of accessible free volume in PP‐R cell model is larger than that of PP‐H and PP‐B but also the free volume in PP‐R connects together to form some larger free volume clusters. The movements of the limonene molecules through the PP‐H, PP‐B and PP‐R cell models at different simulation time suggest that for a long time the limonene molecules squirm slowly in the polymer cell rather than jumping and that the hopping diffusion is not suitable to explain the diffusion of limonene in polypropylene. The movement trajectories of the limonene molecules in PP‐R indicate that the movements of limonene in PP‐R are more active than that in PP‐H and PP‐B. The paper reveals the diffusion dynamics process and microscopic mechanism of small molecules from different types of polypropylene. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

包装送纸机构运动学及动力学仿真分析

目的 为了提高包装送纸装置的生产效率,使用一种六杆机构应用于包装送纸装置中,并对它进行运动学及动力学仿真分析,验证它在运动过程中是否满足实际工作要求。方法 使用矢量解析法和分离体法建立该六杆机构的运动学模型和动力学模型,并采用ADAMS仿真软件对该六杆机构进行运动学仿真和动力学仿真。结果 通过对六杆机构进行运动学仿真分析,得到了输出滑块4的位移、速度和加速度曲线,该机构在水平方向的行程为680.26 mm,满足实际工况要求。通过对六杆机构进行动力学仿真分析,得到了六杆机构各铰接点的受力大小和施加在曲柄1上的平衡力矩大小,该机构在送纸行程时,各铰接点受力和平衡力矩变化较小,该机构在送纸完成后的回返行程时,各铰接点受力和平衡力矩变化较大。结论 分析仿真结果后发现该六杆机构在运动过程中满足实际工作要求,能够较好地运用于包装送纸装置中。     

TiBCN陶瓷线切割加工表面质量及蚀除机理

采用硼化法制备的TiBCN导电陶瓷粉末成功热压烧结为块体材料。设置不同电火花线切割加工工艺参数,切割TiBCN块材。通过加工表面质量分析及SEM微观形貌观察,研究了线切割加工表面质量的影响因素及材料蚀除机制。研究结果表明:线切割加工TiBCN陶瓷材料,可以获得质量良好的加工表面,最小表面粗糙度Ra为0.4μm;脉冲电流Ip和脉间ti是影响加工表面质量的主要影响因素;虽然设置长脉宽te有利于提高蚀除效率,但脉间过小,易形成表面裂纹。TiBCN块材线切割加工最佳参数设置范围为:Ip=2~6,te=20~22μs,ti=65~75μs。线切割加工TiBCN陶瓷材料,有三种蚀除机理:剥离、熔融/再凝固、气化蒸发。