应用原子力显微镜对单晶硅进行纳米级加工

以原子力显微镜（AFM）作为加工工具,基于金刚石针尖对单晶硅进行了纳米加工实验,对纳米加工区域特性,材料在不同垂荷荷下的去除机理及切屑形成特征,进行了系统的研究和分析,提出了一种在纳米尺度下研究加工机理的新方法,在此基础上,应用有限元方法（FEM）对AFM纳米加工中存在于金刚石针尖和被加工材料之间的作用机制进行了计算仿真。     

具有铼涂层的C/C复合材料与铌的真空钎焊

利用自制的Zr-Ni钎料对具有铼涂层的碳碳复合材料与铌进行真空钎焊,确定了接头典型界面组织为C/C-Re复合材料/(Re)/(Re,Zr,Nb)+NiZr/ NiZr₂+NiZr/ NiZr+Nb/Nb. 结果表明,钎焊过程中,铼涂层厚度变小,向钎缝中扩散,并与钎料元素形成了固溶体组织(Re,Zr,Nb),当钎焊保温时间过长时,Re元素向钎缝大量溶解,铼涂层与C/C复合材料脱离. 随钎焊温度升高及保温时间延长,接头抗剪强度均呈现出先升高后降低的变化趋势. 确定最佳焊接工艺参数为钎焊温度为1 110 ℃,保温时间为20 min,此时钎焊接头室温抗剪强度为19 MPa.     

微小型化机床的研制

研制了一台微小型化的机床试验台,本体尺寸为300×150×165mm3.该试验台采用了商品化的微型工作台、高速空气涡轮主轴、直线型超声电机和基于PC的控制卡.给出了初步的试验结果,包括加工的直槽、圆、薄壁和人脸,以及槽底的表面粗糙度.     

单晶Cu纳米加工机理及其热效应的分子动力学模拟

基于大规模并行算法建立了单晶Cu纳米加工新型三维分子动力学仿真模型,采用Tersoff势、嵌入原子势(embeddedatom method,EAM)和Morse势分别描述刀具原子之间、工件原子之间和工件与刀具原子之间的相互作用.研究了纳米加工过程中系统的温度分布及其热效应的影响,从位错和温度的角度对切屑形成过程和纳米加工表面的形成机理进行了分析.模拟结果表明:位错的扩展方向和切屑的堆积方向均沿着与切削方向成45°方向(〈110〉晶向)运动;系统的温度分布呈同心形,切屑处温度最高,同时在金刚石刀具中存在较大的温度梯度;随着系统温度升高,工件材料具有热软化效应;切削速度和切削刃钝圆半径对系统的温度分布影响很大.     

中间层对高体积分数SiCp/Al复合材料真空钎焊的影响

采用铜箔、Al-Si-Mg及Al-Si-Mg/Cu/Al-Si-Mg(简称ACA)3种不同中间层对高体积分数45%SiC_p/Al复合材料进行真空钎焊连接研究.通过SEM,EDS及XRD等方法对钎缝的微观结构及界面组织进行了分析,研究了中间层种类对钎焊接头微观结构、界面组织以及连接强度的影响,阐明了不同中间层钎焊连接45%SiC_p/Al复合材料的界面形成过程及接头断裂机制.结果表明,ACA中间层兼具了铜和Al-Si-Mg钎料的优点,可降低钎料的液相线,增加其流动性,通过Cu原子优先在铝合金基体与其氧化膜的界面处扩散发生共晶反应,增强钎料的去膜作用,从而实现高体积分数45%SiC_p/Al复合材料的高质量连接.     

单一热致相分离法制备聚乳酸纳米纤维大孔支架

在不结合其它致孔方法的条件下,基于单一的热致相分离的方法,采用聚左旋乳酸(PLLA),二氧六环,水三元体系,测量了体系的浊点和凝胶点,并在此基础之上系统地研究了溶液浓度,溶剂配比,凝胶温度,凝胶时间对支架大孔,纳米纤维的影响,在质量分数为5%,m(溶剂配比二氧六环)/m(水)=87/13,凝胶温度25℃,凝胶时间15min的条件下,制备了含有100μm以上大孔,同时孔壁上分布均匀的纳米纤维的PLLA支架,孔隙均匀,连通性很好。     

微细铣削加工过程中微毛刺形成机理的模拟与实验分析

研究了采用硬质合金微铣刀铣削加工硬铝合金微槽结构时微毛刺的形成机理．建立了三维微细铣削加工硬铝合金A12024-T6的有限元模型,利用该模型动态模拟微毛刺的形成过程．分析了不同进给量与切削刃钝圆半径比值下微毛刺的形成机理,动态模拟了微槽加工过程中切削参数及切削刃钝圆半径变化对微毛刺影响的变化规律．仿真结果表明,随着每齿进给量、背吃刀量及切削刃钝圆半径的增加,微毛刺的尺寸随之增大;切削刃钝圆半径与最大有效应力是影响微毛刺尺寸的主要因素．微细铣削加工过程中,毛刺顶端所受最大有效应变明显比常规铣削加工过程中的最大有效应变高,呈现出显著的尺寸效应．通过微细铣削加工微槽实验,获得了切削参数及切削刃钝圆半径变化对微毛刺形成的影响变化规律,验证了相应有限元模型的正确性．通过数值模拟与实验方法获得了切削刃钝圆半径与毛刺尺寸（毛刺高度和毛刺厚度）的关系曲线,实验与仿真结果最大误差不超过9．8％．进一步验证了所建立的三维有限元模型适于研究并预测毛刺形成机理及毛刺尺寸的变化规律．     

单晶Cu纳米杆拉伸力学特性的尺寸依赖性模拟

对圆形、方形截面形状的单晶Cu纳米杆拉伸变形过程进行了分子动力学模拟.通过中心对称参数方法并结合位错形核理论分析了截面形状、截面面积和长细比对纳米杆拉伸力学特性的影响,研究了单晶Cu纳米杆拉伸力学特性的尺寸依赖性.结果表明:首次屈服后,纳米杆在位错形核-位错延伸与滑移-晶格原子交叉滑移的交替循环作用机制下,产生塑性变形;截面形状对纳米杆拉伸变形的初始塑性影响较小,而对纳米杆拉伸力学特性的影响较大;随着截面面积的增大,两种截面形状的纳米杆都出现首次屈服点提前,屈服应力减小和弹性模量增大的现象;与方形截面形状纳米杆相比,圆形截面形状纳米杆的屈服应力的变化率较小,其弹性模量的变化率较大;当截面面积增大到500nm~2后,两种截面形状纳米杆的弹性模量趋于稳定,其值接近理论值84GPa.加大仿真规模后,长细比对纳米杆的拉伸力学特性略有影响.     

圆弧刃精密切削试验及其三维有限元分析

在商业化软件Marc的基础上建立了圆弧刃精密切削三维有限元模型，研究不同半径的圆弧刃精密切削条件下主切削力、切屑形状和切削温度场分布．该模型运用更新拉格朗日法的有限元方程、网格重划分准则，其刀一屑摩擦采用修正的库仑摩擦模型．模拟结果表明，圆弧刃的圆弧半径对主切削力、切屑形状和切屑的最高温度都有较大的影响．通过试验研究精密切削马氏体3J33在不同半径的圆弧刃条件下对主切削力的影响，结果表明模拟的主切削力与试验值在一定程度下是吻合的.     

碱溶-电位滴定法测定重整催化剂中氯含量新标准的建立及应用

建立了碱溶-电位滴定法测定重整催化剂中氯含量的方法，对催化剂样品消解条件、方法干扰、方法准确性进行了考察。通过实验，得到方法检测范围为0.60%～1.80%。称取样品的质量为0.15 g左右，采用30 mL质量浓度为30 g/L碱液进行消解，消解温度约为250℃,时间在10 min左右，调节抽提液pH小于7。制定了石化行业测定重整催化剂中氯含量的新标准，并在炼化企业得到应用。