检索结果-内蒙古大学图书馆

表面技术 2025年第8期54卷 156-166页

作者：李颂华田凯赵梓辰左闯王洪亮郭昊沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168 高档石材数控加工装备与技术国家地方联合工程实验室沈阳110168

目的确定薄片砂轮磨削氮化硅陶瓷窄深槽时槽边缘破碎程度小和槽侧壁表面质量高的最优加工参数范围。方法创新性地提出一种窄深槽加工质量的评价方法,以槽边缘平均崩口宽度Wd衡量边缘破碎程度,以表面粗糙度Ra评判窄深槽侧壁的表面质量... 详细信息

目的确定薄片砂轮磨削氮化硅陶瓷窄深槽时槽边缘破碎程度小和槽侧壁表面质量高的最优加工参数范围。方法创新性地提出一种窄深槽加工质量的评价方法,以槽边缘平均崩口宽度Wd衡量边缘破碎程度,以表面粗糙度Ra评判窄深槽侧壁的表面质量。首先通过三因素四水平正交试验,确定砂轮线速度、砂轮进给速度和工件线速度对Wd值和表面粗糙度影响的主次顺序,随后通过单因素试验探究磨削参数对窄深槽磨削质量的影响机制与影响规律,选取氮化硅陶瓷窄深槽高侧壁表面质量、低边缘损伤的磨削工艺参数。结果磨削参数对Wd值和侧壁表面粗糙度的影响程度皆为:砂轮线速度>砂轮进给速度>工件线速度。Wd值和表面粗糙度随砂轮线速度的增加先减后增;随着砂轮进给速度的增加,两者均逐渐增大;而工件线速度的提升导致Wd值持续增大,表面粗糙度则呈现先减小后增大的趋势。结论研究发现,为实现氮化硅陶瓷窄深槽高侧壁表面质量、低边缘损伤的磨削加工,可适当降低砂轮进给速度和工件线速度,提高砂轮线速度。推荐选取砂轮线速度为50 m/s、砂轮进给速度为3μm/min、工件线速度为0.15~0.45 m/s,可将Wd值控制在15μm以内,表面粗糙度控制在0.050μm以内,从而满足氮化硅陶瓷窄深槽高侧壁表面质量、低边缘损伤磨削加工要求。

关键词：薄片砂轮氮化硅陶瓷窄深槽边缘破碎表面粗糙度

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基于速度规划的多叶光栅直线电机能耗优化方法

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第5期65卷 891-900页

作者：穆小飞李炳燃郜乾桐叶佩青张辉清华大学机械工程系清华大学机械工程系精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室

多叶光栅是医用直线加速器的核心部件，采用两相圆筒形永磁同步直线电机(permanent magnet synchronous tubular linear motor,PMSTLM)作为驱动器时，电机能耗对部件运行性能有重要影响。该文提出一种基于速度规划的多叶光栅直线电机能... 详细信息

多叶光栅是医用直线加速器的核心部件，采用两相圆筒形永磁同步直线电机(permanent magnet synchronous tubular linear motor,PMSTLM)作为驱动器时，电机能耗对部件运行性能有重要影响。该文提出一种基于速度规划的多叶光栅直线电机能耗优化方法。首先，针对运动学约束不能充分利用电机推力这一问题，引入动摩擦系数得到电机推力的力矩边界，基于该力矩边界提出改进指数型加减速速度规划(IESP);然后，引入加速距离、减速特性系数作为自变量，通过分析全行程能耗、电机行程中间位移段切换时间和加速距离、减速特性系数之间的映射关系，建立能耗—切换时间速度规划优化模型，使用二代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行能耗、切换时间的多目标优化，得到切换时间不变、全行程能耗相对较小的加减速规划结果。实验结果表明，本文提出的能耗优化方法相比梯形加减速规划(TSP),在同样切换时间内能耗降低了21.5%。该方法能够降低PMSTLM运行时的能耗，满足多叶光栅的正常使用要求。

关键词：圆筒形永磁同步直线电机速度规划电机能耗

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3D打印聚吡咯纳米管/聚二甲基硅氧烷应变传感复合材料的制备与性能

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复合材料学报 2025年第4期42卷 1978-1990页

作者：孙纪烨吴志夏李波单熠莲李光勇金育安杜建科张明华宁波大学机械工程与力学学院浙江-意大利智能材料与先进结构联合实验室

柔性电阻式应变传感器作为柔性传感器中重要的一类，具有柔性好、结构简单、数据读取便捷等优点，在多个领域中已有广泛应用。现有研究中，用于填充型应变传感器复合材料的导电填料多以金属导电粉末和碳系导电粉末为主，较少有单独使用... 详细信息

柔性电阻式应变传感器作为柔性传感器中重要的一类，具有柔性好、结构简单、数据读取便捷等优点，在多个领域中已有广泛应用。现有研究中，用于填充型应变传感器复合材料的导电填料多以金属导电粉末和碳系导电粉末为主，较少有单独使用导电聚合物的报道。本文以甲基橙（MO）为掺杂剂，无水三氯化铁（FeCl3）为氧化剂，通过化学氧化法聚合制得聚吡咯纳米管（PPy-N），电导率高达121.70 S·cm-1。以PPy-N为导电填料和增稠剂，聚二甲基硅氧烷（PDMS）为基体，通过机械共混制成打印墨水，采用直写式3D打印机和智能流变仪表征墨水的可打印性和流变性能；采用SEM、智能拉伸机、数字万用表、DSC等仪器对3D打印固化后的试样进行表征和性能测试，研究PPy-N的浓度对PPy/PDMS复合材料微观形貌、电学性能、力学性能、差热性能、动态热力学性能和应变传感性能的影响。结果表明：PPy-N浓度达到5.98wt%～7.56wt%时，墨水具有良好的打印能力。其中5.98wt%的墨水在连续20层打印测试中表现出优异的打印性能，所打印哑铃型拉伸试样在单一拉伸测试中的抗拉强度和断裂伸长率可达3.02 MPa和178.64%，敏感因子（GF）高达36.14；在100次循环拉伸测试中具有较低的电阻信号峰值稳定系数（α=1.714）和肩峰比例（Psp=9.8%），在1 000次循环拉伸测试中表现出较好的耐久性和稳定性。用该墨水所制备的人体皮肤传感贴片在对手指、手腕、手肘和膝盖关节的运动监测中具有良好的信号稳定性和可重复性，证明了3D打印PPy-N/PDMS复合材料在柔性电子、可穿戴设备和人体运动监测领域中具有一定的应用前景。

关键词： 3D打印聚吡咯柔性应变传感贴片导电聚合物复合材料敏感因子聚二甲基硅氧烷

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基于亲/疏水图案化基底限域吸附生成液滴最大高度的数值研究

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第2期65卷 290-297页

作者：王广基柴智敏路新春清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084

利用亲/疏水图案化基底限域吸附液体生成液滴微阵列的方法比传统微注射方法具有高效率的优势,然而由于限域吸附过程涉及三相接触线钉扎、滑移的跨尺度动力学问题,且吸附液滴边缘接触角极小、蒸发损失效应显著,导致无论是通过理论还是基... 详细信息

利用亲/疏水图案化基底限域吸附液体生成液滴微阵列的方法比传统微注射方法具有高效率的优势,然而由于限域吸附过程涉及三相接触线钉扎、滑移的跨尺度动力学问题,且吸附液滴边缘接触角极小、蒸发损失效应显著,导致无论是通过理论还是基于实验都难以定量获取限域吸附液滴最大高度。该文首先通过相场动力学和润滑近似方法分别对亲/疏水图案化基底限域吸附液体过程进行了数值建模,然后基于测量限域吸附溶液干燥后固体残留形貌的方法对限域吸附液滴最大高度进行了实验研究,最后对比了理论和实验结果。研究结果表明,2种数值建模方法均能模拟出限域吸附动力学过程的基本特征,但相场动力学方法能够更准确地描述亲水区域吸附液滴最大高度随毛细数的变化规律,有望用于指导液滴微阵列中液滴最大高度的精准调控。

关键词：液滴微阵列限域液体吸附亲/疏水图案化基底润滑近似相场动力学

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含氢碳膜/掺银二硫化物异质界面超高压超滑

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第2期65卷 404-412页

作者：田基森邓雯丽陈新春马丽然清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084

近年来随着国家对火星和金星等相关星系深空探测战略的实施,开发特殊环境如CO_(2)气氛中的重载超滑技术具有重要的研究意义。该文以高硬度低含氢碳膜和低硬度纳米银掺杂改性二硫化物薄膜构成的异质界面摩擦副为研究对象,探究该体系的力... 详细信息

近年来随着国家对火星和金星等相关星系深空探测战略的实施,开发特殊环境如CO_(2)气氛中的重载超滑技术具有重要的研究意义。该文以高硬度低含氢碳膜和低硬度纳米银掺杂改性二硫化物薄膜构成的异质界面摩擦副为研究对象,探究该体系的力学特性、纳米结构和摩擦学行为。重点分析了在0~3.2 GPa宽载荷域内GLCH/WS_(2)-Ag和SUJ2/WS_(2)-Ag润滑系统的宏观超滑行为及影响因素。基于接触界面摩擦层的表面形貌与纳米结构表征,揭示了滑动区域应力诱导类石墨烯纳米转移膜和WS_(2)剪切层的形成规律,阐释了接触界面原位形成的多相有序化摩擦膜对润滑系统超高压超滑构筑的作用机理。

关键词：碳膜二硫化物异质界面重载超滑

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集成电路钴互连异质结构晶圆化学机械抛光

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第2期65卷 269-279页

作者：张力飞王同庆赵德文路新春清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084

化学机械抛光(CMP)技术利用纳米颗粒机械磨削作用与抛光液化学作用的有效结合,为互连结构不间断的层层堆叠提供可能性。随着集成电路制造技术发展到7 nm及以下节点,金属钴因其较低的平均电子自由程和出色的沉积性能,已在后段制程(back-e... 详细信息

化学机械抛光(CMP)技术利用纳米颗粒机械磨削作用与抛光液化学作用的有效结合,为互连结构不间断的层层堆叠提供可能性。随着集成电路制造技术发展到7 nm及以下节点,金属钴因其较低的平均电子自由程和出色的沉积性能,已在后段制程(back-end-of-line, BEOL)中成为代替铜最有潜力的新型互连材料。在钴互连异质结构晶圆CMP过程中,实现互连层钴与阻挡层钛的去除选择性及晶圆全局平坦化是首要解决的关键问题。该文探讨了互连结构中钴和钛在CMP过程中的去除机制,并通过电化学测试、静态腐蚀及纳米划痕等多种实验手段,分析了含不同数量氨基和羧基决定性官能团的络合剂对钴和钛去除选择性的影响。结果表明,钴的去除主要依赖于化学腐蚀和腐蚀促进机械磨损作用,而钛的去除则主要依赖机械磨损作用。含氨基基团的络合剂可显著提高钴的去除速率,而钛的去除速率则可通过增加磨料质量分数得到增强。基于大量实验,构建了决定性官能团数据库,提出了钴和钛异质结构去除选择性的调控策略,并通过图形晶圆验证了有效性,确定了两道抛光的最佳工艺参数。该成果为抛光工艺优化提供了理论支撑,对先进集成电路中的多层互连结构平坦化具有重要指导意义。

关键词：化学机械抛光钴互连异质结构决定性官能团抛光工艺

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考虑表面力的低弹性模量聚合物材料接触计算方法

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第2期65卷 392-403页

作者：赵明波张晨辉郭丹清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084

聚合物材料在摩擦设计上具有广泛的应用。对聚合物进行改性,增强聚合物表面与水合离子的结合能力,利用水合效应减小摩擦是聚合物摩擦副减摩设计的重要手段。但聚合物材料的弹性模量通常比较低,对这种低弹性模量材料在水合效应作用下的... 详细信息

聚合物材料在摩擦设计上具有广泛的应用。对聚合物进行改性,增强聚合物表面与水合离子的结合能力,利用水合效应减小摩擦是聚合物摩擦副减摩设计的重要手段。但聚合物材料的弹性模量通常比较低,对这种低弹性模量材料在水合效应作用下的接触情况,目前还没有构建出很好的数值模型。该文构建了考虑水合效应的低弹性模量聚合物材料接触数值模型,分析了表面力和弹性模量对接触状态的影响。发现低弹性模量材料接触压力小,接触区域的各处分布压力可能完全由水合层承担,形成纳米级间隙。研究还表明,表面形貌对低弹性模量下考虑表面力的接触计算结果影响较小,对高弹性模量下的则影响较大。此外,弹性模量对模型收敛性有显著影响,低模量情况下收敛难度显著增加。该成果为后续聚合物材料在表面力作用下的混合润滑数值计算研究奠定了基础。

关键词：聚合物材料水合效应弹性模量表面力接触计算模型

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离散制造系统生产异常管控决策研究进展

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中国科学:技术科学 2025年第3期55卷 397-422页

作者：马玉山史彦军宁诗铎李彦梅马跃宁夏大学机械工程学院银川750021 六盘山实验室银川750021 大连理工大学机械工程学院大连116024 高性能精密制造全国重点实验室大连116024

在智能制造的背景下,离散制造企业迫切需要提高异常生产过程的管控水平.因此,如何充分利用新一代信息技术实现对异常扰动情况的精准快速管控成为加速智能制造进程的关键问题.本文首先描述了生产异常管控的时序逻辑,明确了研究的核心问题... 详细信息

在智能制造的背景下,离散制造企业迫切需要提高异常生产过程的管控水平.因此,如何充分利用新一代信息技术实现对异常扰动情况的精准快速管控成为加速智能制造进程的关键问题.本文首先描述了生产异常管控的时序逻辑,明确了研究的核心问题;其次,深入探讨了对生产及异常的表征和建模手段,包括生产要素的表征、生产过程的建模以及对异常建模的现状等;再次,详细阐述了生产异常调度优化的流程,并对现有研究中的“感知-评估-调度-优化”方法进行了分析;然后,还研究了制造过程的闭环控制逻辑,包括数据采集、异常预测和实时控制等;随后,重点关注了新一代人工智能及信息技术在异常管控中的应用,探讨了其潜在优势和挑战;最后,基于当前的研究现状以及智能制造的需求,对异常管控技术未来的发展趋势进行展望.

关键词：异常管控生产建模生产调度生产过程控制

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多光束激光选区熔化研究进展

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材料工程 2025年第3期53卷 1-19页

作者：曾庆鹏傅广任治好彭庆国肖华强李少波张正文贵州大学机械工程学院贵阳550025 贵州大学省部共建公共大数据国家实验室贵阳550025 重庆大学机械工程学院重庆400044

激光选区熔化(selective laser melting,SLM)作为一种常见的增材制造(additive manufacturing,AM)技术,在多孔和薄壁等异形零件的成形领域受到广泛关注。然而,传统的单光束SLM成形因成形尺寸小、成形效率低等问题而发展缓慢。多光束激... 详细信息

激光选区熔化(selective laser melting,SLM)作为一种常见的增材制造(additive manufacturing,AM)技术,在多孔和薄壁等异形零件的成形领域受到广泛关注。然而,传统的单光束SLM成形因成形尺寸小、成形效率低等问题而发展缓慢。多光束激光选区熔化(multi-beam selective laser melting,MB-SLM)在单光束SLM成形的基础上,通过多光束、多振镜分区扫描并进行拼接成形,实现了成形尺寸和成形效率的大幅同步提升,有效地解决了单光束SLM成形存在的固有难题,有望成为进一步拓展金属增材制造应用领域的新兴技术。本文综述了多光束激光选区熔化在成形原理、成形设备以及工艺缺陷的形成及控制方面的研究进展,归纳了多光束激光选区熔化成形不同合金的显微组织和力学性能,重点阐述了工艺缺陷和力学性能调控的主要策略。最后对其未来发展趋势进行了展望,如应关注多光束间的时空差异特性对力学性能的影响、改变不同区域间工艺参数的一致性以减少成形件的工艺缺陷等。

关键词：多光束激光选区熔化增材制造缺陷调控显微组织力学性能

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纳米增强蚀刻粉煤灰漂珠混凝土的力学性能与微观结构

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复合材料学报 2025年第4期42卷 2023-2033页

作者：张雅婷朱兴一江南大学机械工程学院江南大学江苏省食品先进制造装备技术重点实验室同济大学道路与交通工程教育部重点实验室

粉煤灰漂珠是煤炭燃烧废弃物，用于替代水泥制备混凝土可有效降低环境负荷。本文提出针对粉煤灰漂珠的表面蚀刻工艺，并协同纳米SiO2以增强混凝土性能。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对比了漂珠蚀刻前后的微观形貌和物相组成，利用... 详细信息

粉煤灰漂珠是煤炭燃烧废弃物，用于替代水泥制备混凝土可有效降低环境负荷。本文提出针对粉煤灰漂珠的表面蚀刻工艺，并协同纳米SiO2以增强混凝土性能。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对比了漂珠蚀刻前后的微观形貌和物相组成，利用热重试验表征蚀刻漂珠对浆体水化特征的影响，确定蚀刻方法的有效性。基于抗压、劈裂抗拉试验和扫描电子显微镜-能谱仪研究了蚀刻漂珠和纳米SiO2对混凝土力学和微观性能的影响规律与改性机制。结果表明：本文采用的蚀刻工艺加速了粉煤灰漂珠中Si和Al元素的释放，蚀刻的细微孔为水分迁移提供了有效路径，使漂珠具有内养护效应的同时提高了其反应活性，因此显著改善了浆体水化，提高了混凝土力学性能，但掺量增至40wt%时，粉煤灰漂珠中空结构的负面影响更为显著，混凝土强度下降。此外，蚀刻漂珠与纳米SiO2的协同增强效果显著，提高了界面Si/Ca和Al/Ca比率，改善了水化产物组成，优化了界面过渡区，有利于混凝土的致密稳定和强度发展。

关键词：混凝土蚀刻粉煤灰漂珠纳米SiO2 水化特征力学性能微观结构

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