两种润滑介质下关节软骨摩擦行为的对比研究

通过对两种润滑介质下关节软骨摩擦行为的对比研究,探讨软骨摩擦行为的影响因素.以牛膝关节软骨为摩擦副,以生理盐水和50%小牛血清溶液为润滑介质,在UMT-2试验机上分别测定软骨摩擦副的接触变形和摩擦系数,以及两种润滑介质在软骨表面的接触角.结果表明:滑动时接触变形是由软骨变形量和波动变形组成,软骨变形量与时间呈非线性增加,波动变形与时间呈周期非线性变化;软骨表面轮廓对波动变形和摩擦系数有着显著的影响;生理盐水的接触角低于小牛血清溶液的接触角,生理盐水的软骨变形量和摩擦系数均略高于小牛血清溶液的变形量和摩擦系数,其差异可能是边界润滑的效果.     

有限元法在机械设计方向中的教学实践

高等教育教学改革需要落实到具体课程教学中,该文以有限元法在机械设计方向的本科教学为例,探索如何实现课程理论和实践的结合,进而提高本科的教学质量。对有限元法进行教学设计时,首先把握好该课程的核心知识,抓住有限元法的关键问题,构建学生的原有经验;同时结合学生的学习特点开展教学设计,注重对教材的开发与拓展,并尝试运用以学生为中心的教学方法;还要积极为学生创设实践学习条件,注重有限元法在实践中运用。     

SiC晶片不同晶面的CMP抛光效果对比研究

化学机械抛光(CMP)已被认为是目前实现SiC晶片全局平坦化和超光滑无损伤纳米级表面的最有效加工方法之一,然而SiC晶片的化学氧化反应受其表面极性的强烈影响,从而导致其不同晶面表面原子在CMP过程中的可氧化性以及氧化产物去除的难易程度存在差异.采用K2 S2 O8作为氧化剂、Al2 O3纳米颗粒作为磨粒,对比研究了6H-SiC晶片Si面和C面的CMP抛光效果,并分析不同晶面对其CMP抛光效果的影响机理.结果表明,6H-SiC晶片Si面和C面的CMP抛光效果存在显著差异.6H-SiC晶片Si面的材料去除率在pH=6时达到最大值349 nm/h;相比之下,C面的材料去除率在pH=2时达到最大值1184 nm/h,抛光后的Si面和C面均比较光滑.氧化剂进攻C面上C原子的位阻明显小于其进攻Si面上的C原子的位阻,从而导致C面比Si面具有更高的反应活性和氧化速度.此外,C面上的氧化物比Si面上的氧化物更容易被去除,因此C面比Si面易于获得更高的材料去除率.     

纳米氧化铝对金属基陶瓷涂层性能的影响

在金属基陶瓷涂层的制备过程中,添加了适量的纳米氧化铝,使涂层的综合性能得到了改善。对涂层的表面形貌、界面结合情况和摩擦磨损性能进行了研究和分析。实验结果表明:添加了纳米氧化铝的涂层试样表面更加光滑平整,涂层与基体结合更加紧密,当纳米氧化铝的最佳添加量为陶瓷骨料总质量的2%时,制备出来的陶瓷涂层综合性能达到最佳。     

Study on Synthesis and Gas Sensitivity of SnO2 Nanobelts

Tin dioxide （SnO2 ） nanobelts have been successfully synthesized in bulk quantity by the CVD process based on the thermal evaporation of tin powders. The x-ray diffraction analysis indicates that the nanobelts are the tetragonal futile structure of SnO2. Scanning electron microscopy and transmission electron microscopy observations reveal that the nanobelts are uniform. The selected-area electron diffraction analysis demonstrates that the nanobelts are single crystals. The energy dispersive x-ray analysis of the nanobelt shows that the nanobelts are composed of Sn and O, Gas-sensing components have been manufactured with prepared SnO2 nanobelts. Their performance indicates that SnO2 nanobelts have high sensitivity and selectivity to liquefied petroleum gas with fairly good response-recovery characteristic and stability at 220℃.     

缓蚀剂在镁合金化学机械抛光过程中的作用

利用碱性体系抛光液研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)缓蚀剂对镁合金化学机械抛光过程和抛光效果的影响。采用能谱仪XPS分析缓蚀剂在镁合金表面形成的膜层成分,并通过腐蚀试验、电化学分析和磨粒粒径测试的手段分析了抛光液中SDBS在镁合金化学机械抛光过程中的作用机理。结果表明:当SDBS含量为1.0%时,抛光液中SDBS可有效抑制镁合金在抛光过程中的腐蚀,缓释效果可达91%。SDBS与镁合金通过缩合反应生成保护膜,减小抛光后的表面粗糙度以及点蚀的出现,提高表面质量;另外,SDBS对Al2O3抛光磨粒具有一定的吸附作用。当SDBS含量为1.0%时,能有效抑制Al2O3磨粒团聚,进而对抛光效果产生一定的影响,减少抛光过程中划痕的产生。     

pH值对SiC单晶表面润湿性及电学性质的影响

采用液滴捕捉技术,测量了不同pH值下SiC单晶-水界面间的三相接触角,并通过理论计算,研究了不同pH值对SiC单晶表面张力、铺展系数、表面电势和表面电荷密度的影响.结果表明,水溶液在SiC单晶表面的三相接触角随着溶液pH值的增加先增大后降低,最大接触角出现在pH 5~6之间;在强酸性和强碱性环境中, SiC单晶表面润湿性较好,尤其在强碱性环境下,其表面润湿性能最好.由理论计算可知,当pH<5时,SiC单晶表面电势和表面电荷密度为正,且其值随着溶液pH值的减少而增加;当pH>6时,SiC单晶表面电势和表面电荷密度为负,且其绝对值随着溶液pH值的增加而增加.     

涂层厚度对硬脆涂层结合强度的影响

应用有限元分析的方法分析二维模型涂层层数以及涂层厚度对涂层/基体结合强度的影响已得到广泛研究。然而二维模型相比三维模型未能考虑宽度方向应力应变的影响,导致求解精度低。因此对三维模型涂层层数以及厚度对涂层/基体结合强度影响的研究显得实为重要,但这方面研究比较少。本文建立有限元三维模型,通过比较有限元模拟结果与赫兹接触精确解析解验证了模型的可靠性,讨论了涂层厚度对涂层/基体界面最大剪切力影响关系。结果表明,剪应力最小值随着涂层厚度的增加逐渐减小,然而剪应力最大值却随着厚度的增加先减小后增大,在0.4mm时取得最小值;随着涂层厚度的增加,涂层/基体结合处剪应力Z方向突变减小,涂层内部剪应力Z方向突变增大,但是突变位置向涂层表面靠近,而且涂层/基体结合处X方向的剪应力变化随着涂层厚度增加趋于平缓。     

阳离子表面活性剂对A向蓝宝石晶片化学机械抛光效率的影响

为了探究阳离子表面活性剂对A向(1120)蓝宝石晶片化学机械抛光效率的影响,采用失重法计算蓝宝石的材料去除率(MRR)、原子力显微镜观察抛光后蓝宝石晶片表面粗糙度(Ra).结果表明:纯二氧化硅磨粒抛光液中,蓝宝石晶片的MRR在pH8时最优(MRR=1984/h),此时Ra为0.867 nm;添加一定浓度的阳离子表面活性剂可以提高蓝宝石晶片的抛光效率,其MRR在pH =9时达到最大(MRR=2366 nm/h),此时Ra =0.810 nm.通过粒径和Zeta电位分析,阳离子表面活性剂改变了二氧化硅磨粒表面的Zeta电位值,进而改变了磨粒与磨粒及磨粒与蓝宝石晶片的作用力,且在碱性条件下可以获得较高的MRR.     

纳米颗粒改性PTFE的摩擦学特性研究

采用纳米级金属及金属氧化物Cu,Al,ZnO,Fe2O3等填充聚四氟乙烯(PTFE),并将其制备成试样.干摩擦条件下在MM-200磨损试验机上,对其进行摩擦学性能研究.试验表明:4种纳米颗粒改性PTFE使得耐磨性比纯PTFE有明显提高,而且其摩擦因数比纯PTFE的摩擦因数低.