光学材料抛光亚表面损伤检测及材料去除机理

抛光后光学元件仍然存在亚表面损伤,它降低光学元件的抗激光损伤能力和光学性能,为去除抛光亚表面损伤以提升光学元件使用性能,需要对其进行准确检测和表征.首先,采用恒定化学蚀刻速率法和二次离子质谱法分别检测水解层深度和抛光杂质的嵌入深度.然后,使用原子力显微镜检测亚表面塑性划痕的几何尺寸.通过分析表面粗糙度沿深度的演变规律,研究浅表面流动层、水解层和亚表面塑性划痕间的依存关系.最后,建立抛光亚表面损伤模型,并在此基础上探讨抛光材料去除机理.研究表明:水解层内包括浅表面流动层、塑性划痕和抛光过程嵌入的抛光杂质;石英玻璃水解层深度介于76和105nm之间;抛光过程是水解反应、机械去除和塑性流动共同作用的结果.     

吸气式激光推进中空气对CO_2激光的吸收系数计算

比较分析了吸气式激光推进中空气对CO2激光的3种吸收机制,列出了相应的吸收系数计算公式。通过计算发现,自由-自由吸收对应的逆韧致吸收系数占总吸收系数的比例几乎达到80%,即在较强的激光辐照作用下,由于电子温度很高,高温空气主要通过逆韧致方式吸收入射激光能量。计算结果可以用于吸气式激光推进的能量沉积过程研究。     

组合激光作用下CdS探测器破坏阈值实验研究

采用组合激光(即响应波段内532nm激光和响应波段外1319nm激光)对光导型CdS探测器进行辐照,测量了CdS探测器的破坏阈值。当1319nm激光辐照功率密度保持不变时,波段内激光的加入明显缩短了CdS探测器被破坏时激光所需的辐照时间,并且随着532nm激光功率密度的不断增大,辐照时间先减少后增加;当1319nm激光辐照时间保持不变时,随着532nm激光功率密度的增大,CdS探测器被破坏所需的1319nm激光功率密度先减小后增大,但恢复值仍比没有532nm激光加入时要小,说明了波段内激光的增强作用。上述两种变化趋势与相同条件下探测器的电压响应变化规律一致。     

化学气相沉积碳化硅超光滑抛光机理与表面粗糙度影响因素

为实现化学气相沉积碳化硅(CVD SiC)的超光滑抛光,采用纳米划痕试验研究了化学气相沉积碳化硅脆塑转变的临界载荷,根据单颗磨粒受力对其抛光机理进行了分析,并从材料特性、工艺参数以及抛光液pH值三个方面对其表面粗糙度影响因素进行了系统的试验研究.研究结果表明:化学气相沉积碳化硅的稳定抛光过程是磨粒对碳化硅表面的塑性域划痕过程;CVD SiC的晶粒不均匀与表面高点会降低晟终所能达到的表面质量;表面粗糙度在一定范围内随磨粒粒度增加呈近似线性增长,随抛光模硬度的增加而增长;抛光压强对表面粗糙度的影响规律与抛光模的变形行为相关,当抛光模处于弹性或弹塑性变形阶段时,表面粗糙度随抛光压强的增加呈小幅增长,而当抛光模包含塑性变形之后,表面粗糙度基本与抛光压强无关;此外,抛光速度和抛光液pH值对表面粗糙度的影响不大.研究结论为CVD SiC超光滑抛光的工艺参数优化选择提供了定量的试验依据.     

激光加热辅助引弧微爆炸加工工程陶瓷的试验研究

为验证激光加热辅助技术改善引弧微爆炸加工质量和提高加工效率的可行性,探索加工工艺参数对加工过程的影响规律,设计了激光加热辅助引弧微爆炸加工试验系统,并通过试验研究了工艺参数对材料去除率和崩碎的影响规律。试验结果表明：激光加热辅助引弧微爆炸加工陶瓷可以提高材料去除率,改善崩碎情况;加工效率随激光功率的增加而提高,随光斑尺寸的增大而降低,随距离的增加先提高后降低;崩碎随激光功率的增加而减少,随光斑尺寸的增大先减少后增多,随距离的增加先减少后增多。研究结果为激光加热辅助引弧微爆炸加工机理的研究和工艺参数的优化提供了参考依据。     

钎杆内孔的液压低频振动扩孔工艺实验

为完全去除中空钢钎杆内孔表面的氧化层和裂纹层的影响,采用深孔扩孔的方式加工钎杆内孔。针对深孔扩孔过程中存在的切屑排出困难、切削温度高、内孔表面加工质量差等问题,利用液压低频振动辅助枪钻对中空钢钎杆进行深孔扩孔,研究振动参数及加工参数对切屑形态、内孔表面质量、切削热的影响。实验结果表明:在转速为500 r/min、进给量为0.1 mm/r条件下,相对于普通扩孔,液压低频振动扩孔可减小切屑尺寸,减少切屑表面锯齿边缘现象,优化内孔加工表面,减少刀痕和划痕,降低加工温度。且当频率为36.7 Hz、振幅为0.58 mm时,切屑尺寸最小,内孔表面划痕最少,加工温度最低;随着进给量在0.80～0.12 mm/r范围内增大,切屑长度变大,内孔表面的刀痕和划痕增多;转速对切屑长度及内孔表面形貌影响较小。     

切向空气气流对激光辐照碳纤维复合材料的影响

实验研究了靶材表面存在和不存在切向空气气流时,975nm连续激光对碳纤维增强树脂基复合材料的辐照效应,发现切向气流的加载有利于激光对碳纤维复合材料的破坏.从理论上对激光辐照下碳纤维复合材料的破坏机理进行了初步分析,基于碳的氧化特性和氧化反应机理,推导了碳纤维的氧化速率方程.采用改进的光滑粒子方法,对激光辐照下复合材料树...     

提升熔石英抗激光损伤性能的磁流变与HF刻蚀结合方法

为提升紫外熔石英元件抗激光损伤性能,针对传统加工方法在加工过程中产生的破碎性缺陷和污染性缺陷,提出使用磁流变抛光结合HF酸刻蚀的组合工艺提升紫外熔石英元件抗激光损伤性能的方法。磁流变抛光特有的剪切去除原理能够有效去除传统加工过程产生的破碎性缺陷,同时不产生新的破碎性缺陷。HF酸动态酸刻蚀能够有效减少加工过程中产生的金属元素污染。实验结果表明:经过组合工艺处理的熔石英样品,在7J/cm2·3ω激光通量辐照下损伤密度由0.2mm~~(-2)降至0.008mm~(-2),在8J/cm2·3ω激光通量辐照下损伤密度由1mm~(-2)降至0.1mm~(-2),其元件抗损伤性能提升显著。     

实验研究光谱非相关激光辐照下光伏型HgCdTe探测器芯片前后表面的温升

为了研究光谱非相关激光辐照下探测器芯片前后表面温度变化规律,通过铂电阻测温的方法,测量了芯片后表面的温度变化规律。通过标定芯片前表面结电场分离电子-空穴对能力随温度变化的关系,利用组合激光的实验方法测量了光谱非相关激光辐照过程中芯片前表面的温度变化规律。研究表明,光谱非相关激光辐照过程中芯片前后表面都有温升,但后表面温度一直高于前表面温度。     

车床主轴锥面跳动测量应注意的几个问题

车床主轴是机床关键零件之一,它的制造质量对车床整机性能影响极大,主轴精度的好坏,还直接影响加工零件的精度。如将不合格主轴误作合格品组装,会直接降低所装配车床的加工精度。而将合格主轴误作不合格品而报废,则会造成较大的经济损失。因此,正确评价车床主轴的质量,具有较大的现实意义。本人通过数年对车床主轴的检测发现,合格的车床主轴锥面跳动很容易误判为不合格。为此,本人以C618-1车床主轴为例对主轴锥面跳动测量中应注意的几个问题做以下分析和探讨。首先,检测时将表面粗糙度误差,划痕、擦伤及塌边等外观缺陷所造成的影响排除在     

2D and 3D milled surface roughness of high volume fraction Si Cp/Al composites

This paper presents a study on surface roughness generated by high speed milling of high volume fraction(65%) silicon carbide particlereinforced aluminum matrix(Si Cp/Al) composites.Typical 2D(Raand Rz) and 3D(Saand Sq) surface roughness parameters were selected to evaluate the influence of the milling parameters on the surface quality in comparison with aluminum alloy.The 3D topography of the milled surface was studied as well.The results indicate that 3D parameters(Saand Sq) are more capable to describe the influence of the milling parameters on the surface quality,and among them Sqis preferable due to its good sensitivity.Sqdecreases with milling speed and increases with feed rate.The influence of axial depth of cut(ADOC) is negligible.     

纳米金刚石磨料磁流变抛光材料去除机理与工艺研究

理论分析与实验验证表明,纳米金刚石磨料磁流变抛光材料去除机理是塑性剪切去除.在KDMRF-1000F磁流变抛光机床上进行工艺实验,研究抛光轮与工件表面的间隙、抛光轮转速、磁场强度对峰值去除效率和表面粗糙度的影响.工艺实验表明,去除函数具有良好的稳定性和重复性,2.5h以内峰值去除效率稳定在±0.3%以内,体积去除效率稳定在±0.5%以内.直径202mm(有效口径95%)的HIP SiC平面镜采用子孔径拼接测量方法,经过磁流变粗抛(30h)和精抛(9h)后,面形误差PV值0.13μm,RMS值0.012μm,表面粗糙度RMS值2.439nm.     

界面改性对SiCp/Cu复合材料导热性能的影响*(复合材料专题)

采用磁控溅射法结合结晶化热处理工艺在碳化硅（Silicon Carbide, SiC）颗粒表面成功制备了金属钼（Molybdenum, Mo）涂层，分析了Mo涂层的成分和形貌；然后采用热压烧结工艺制备了SiCp/Cu复合材料，重点对比分析了Mo界面阻挡层厚度对复合材料导热性能的影响。结果表明：磁控溅射法能够在SiC颗粒表面沉积得到Mo 涂层，随溅射时间的延长Mo涂层的厚度增加、粗糙度增大，且磁控溅射后SiC颗粒表面直接得到的Mo涂层为非晶态，结晶化热处理后，变为致密平整的晶态Mo涂层。磁控溅射时间即Mo涂层厚度对复合材料导热性能影响明显，随磁控溅射时间的增加，复合材料的热导率呈现先增后减趋势，采用磁控溅射9h镀Mo改性并经过800℃结晶化热处理的SiC复合粉体在850℃下热压烧结制备的SiCp/Cu复合材料（VSiC=50%），其热导率达到了最高值274.056W/(m·K)。     

An experimental investigation of wire electrical discharge machining of hot-pressed boron carbide

The present work discusses the experimental study on wire-cut electric discharge machining of hot-pressed boron carbide.The effects of machining parameters,such as pulse on time(TON),peak current(IP),flushing pressure(FP) and spark voltage on material removal rate(MRR)and surface roughness(R_a) of the material,have been evaluated.These parameters are found to have an effect on the surface integrity of boron carbide machined samples.Wear rate of brass wire increases with rise in input energy in machining of hot-pressed boron carbide.The surfaces of machined samples were examined using scanning electron microscopy(SEM).The influence of machining parameters on mechanism of MRR and R_a was described.It was demonstrated that higher TON and peak current deteriorate the surface finish of boron carbide samples and result in the formation of large craters,debris and micro cracks.The generation of spherical particles was noticed and it was attributed to surface tension of molten material.Macro-ridges were also observed on the surface due to protrusion of molten material at higher discharge energy levels.     

工程陶瓷表面粗糙度与图像纹理特征关系

为描述陶瓷磨削表面纹理特征与粗糙度的相互关系,实现快速评定和预测陶瓷磨削加工表面粗糙度,运用灰度共生矩阵对表面纹理特征进行提取和分析。根据采样点间距、灰度级随特征值的变化曲线确定灰度共生矩阵影响因素,按4个方向建立灰度共生矩阵并计算所有纹理特征参数均值。通过分析特征参数间相关性,确定4个参数为陶瓷磨削表面纹理主要特征参数。该参数与表面粗糙度的变化规律,可以反映陶瓷磨削表面粗糙度,进而评估磨削加工质量与可靠性。     

润滑油纳米铜添加剂及其对不同粗糙度表面的减摩自修复行为

采用KBH4液相还原法制备了纳米铜添加剂,采用透射电子显微镜对纳米铜添加剂进行了表征,通过摩擦磨损试验机测试了纳米铜添加剂对4种不同粗糙度摩擦表面所表现的抗磨减摩性能,并对不同的磨损表面进行了光学显微镜和能谱分析。结果表明:纳米铜添加剂为分散性能稳定的20nm的球形颗粒;纳米铜添加剂具有良好的抗磨减摩性能,尤其是对于光滑的摩擦表面,与基础油相比,可使摩擦因数降低24%。纳米铜添加剂还具有良好的自修复性能,摩擦过程中,能够在摩擦表面形成一层高弹性低硬度的自修复膜,自修复效果对于光滑的摩擦表面更为显著。     

卫星柔性热控薄膜材料充放电效应试验

针对柔性热控薄膜材料导电/绝缘多层复合、微纳尺寸厚度的结构特点,采用10～70 KeV电子辐照的方法开展了kapton基二次表面镜薄膜材料充放电特性的测试试验,获得了表面充电电位、静电放电频次等关键参数,并采用蒙特卡罗方法研究了辐照电子在多层薄膜材料内的输运规律。研究结果表明由于kapton基二次表面镜薄膜结构的特殊性,当辐照电子能量为10 KeV时未发生静电放电现象,随着电子能量不断增加,薄膜材料的表面充电电位幅值与静电放电频次呈先上升后下降的变化规律,且在电子能量为25 KeV时空间充放电效应最为显著。     

精密加工过程切削用量和表面粗糙度关系的模糊化处理方法

在金属切削原理中,用切削用量可以估计理论表面粗糙度。由于切削过程的复杂性,实际加工表面粗糙度和理论表面粗糙度有较大差距。本文采用模糊模式识别方法,对切削用量和表面粗糙度的关系进行了实验研究。本人介绍的理论方法、实现技术路线和实验结果,为以后开展ＦＭＳ或ＣＩＭＳ中智能化质量监控技术的进一步研究打下了基础。     

Optimization Design of Exploding Foil Bridge Shape

The exploding foil,which is a main influence factor of exploding foil initiator(EFI),was studied to improve the utilization rate of energy in EFI.The burst currents of three bridge foils with different shapes were measured,and the sensitivity of initiation charge made of HNS-IV was tested by slappers.The test results show that,for O-shaped bridge foil,the burst current density is maximal,and the initiating voltage at 50% of firing probability of HNS-IV is minimal.The O-shaped bridge foil can be used to improve the utilization rate of energy in EFI and reduce the firing energy.