单晶硅超精密切削表面质量各向异性的研究

分析了单晶硅超精密切削时被加工晶面和滑移面间的相对关系以及单晶硅的力学特性,基于单晶硅超精密切削加工脆塑转变机理,模拟了分别以单晶硅(111)(、110)(、100)晶面为被加工面时的表面质量的各向异性特性。模拟结果表明这些晶面在不同晶向方向上表面质量呈现明显的各向异性特性,而以单晶硅(111)晶面作为被加工面时可以得到最好的加工表面质量。     

热压辅助先驱体裂解制备的三维Cf／Si—O—C复合材料的微观结构与力学性能

采用聚硅氧烷(PSO)先驱体浸渍裂解工艺制备出碳纤维三维编织物增强Si—O—C复合材料(3D-B C_(?)/Si—O—C)。研究发现,第一周期采用热压辅助裂解可以显著提高材料的力学性能与致密度。第一周期经1600℃、10MPa的条件热压裂解处理5min后,材料的弯曲强度和断裂韧性从未处理前的246.2MPa和9.4MPa·m~(1/2)提高到502MPa和23.7MPa·m~(1/2)。该材料的弯曲强度在真空中可以保持到1400℃。探讨了工艺参数对材料结构与力学性能的影响。高温裂解弱化界面结合同时提高纤维就位强度以及加压提高材料致密度是热压辅助裂解能提高材料力学性能的主要原因。     

单晶硅各向异性力学性能纳米压痕实验研究

应用纳米原位压痕仪对单晶硅(100),(110),(111)晶面进行纳米压痕实验,对材料的弹性模量和硬度进行考察。实验结果表明:单晶硅(111)晶面相对于其它两个晶面具有较小的弹性模量和硬度值。通过单晶硅不同晶面原子结构分析,认为晶面原子层的间距分布差异是各晶面弹性模量差异的主要原因。     

P／M—SiC_p增强LY12的研究

 采用粉末冶金方法（Ｐ／Ｍ）完成了ＳｉＣ颗粒增强ＬＹ１２的成形工艺和不同重量百分比条件下的力学性能实验。测试表明,含ＳｉＣ＿ｐ２０％（ｗｔ）的复合材料在室温下平均抗拉强度可达５９４ＭＰａ,延伸率为６％。其抗拉强度比ＬＹ１２ＣＺ提高３０％；２００℃拉伸时σ＿ｂ＝４９３ＭＰａ；３１５℃时σ＿ｂ＝２９９ＭＰａ。用扫描电镜及光学显微镜观察了ＬＹ１２粉末和试样断口的组织形貌。     

三维碳/碳化硅复合材料的显微结构与力学性能

 利用三维碳纤维预制体，采用等温CVI法制备连续碳纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料。无热解碳界面层的复合材料，其力学性能随密度的增加而提高，但密度较高时却表现出脆性断裂特征。热解碳界面层的存在，有利于纤维的拔出，但由于其结晶程度较低，仍然存在纤维束内部的脆性断裂。     

硅橡胶"O"形密封圈Mooney-Rivlin模型常数的确定

依据非线性力学理论,用工程实用的测试方法,对硅橡胶材料单轴拉伸力学行为进行了测试,通过对测试结果的拟合处理,得到了四参数的Mooney-R ivlin模型常数,模型曲线与实测应力应变曲线吻合较好。采用该模型常数对硅橡胶“O”形密封圈工作状态的变形和应力进行了有限元分析,加深了对其密封性能的了解,对密封结构的设计分析具有一定的指导意义。     

碳纤维表面CVD硅涂层对其性能的影响

 分析了碳纤维表面化学气相沉积Ｓｉ涂层的相结构,研究了Ｓｉ涂层对碳纤维抗氧化性能及强度的影响。结果表明：涂层中Ｓｉ元素呈非晶态分布；Ｓｉ涂层可提高碳纤维的抗氧化性能；氧化温度不同,Ｓｉ涂层碳纤维的氧化失重或增重规律也不相同。同时,Ｓｉ涂层降低了碳纤维拉伸强度,而适度空气氧化又可使Ｓｉ涂层碳纤维强度得到大幅度提高；Ｓｉ涂层碳纤维的强度随氧化温度、氧化时间的变化而改变。     

X射线数字成像系统传递函数模型

基于非晶硅面阵探测器的工业X射线数字成像系统是目前最先进的射线检测技术,其系统传递函数PSF(Point Spread-Function)由非点源形成的系统几何弥散、闪烁体膜层弥散、探测器像元孔径采样3部分组成.通过分析各环节射线透照场强的分布特性,以高斯函数近似各环节相应PSF的数学表达式,建立了整个数字成像系统的PSF及其MTF(Modulation Transfer Function)理论模型,并由系统PSF的半波宽得到系统的近似有效带宽.以PaxScan2520面阵探测器组成的X射线数字成像系统为例,通过实验验证了该模型的合理性,利用此模型可快速估计数字成像系统可分辨被检试件的最小细节,为工业射线检测提供理论基础.     

不同粒径SiC对氟醚橡胶性能的影响

研究了不同粒径SiC对氟醚硫化胶力学性能,导热性能和摩擦磨损性能的影响.结果表明,随着SiC粒径的减小,橡胶100%定伸模量增大,拉伸强度提高;填充体积含量为15%的20nm SiC时橡胶的综合力学性能比较优异;大粒径SiC与基体间的界面热阻更小,比小粒径填料更能提高橡胶的导热性能;不同粒径的SiC以一定比例并用也可以提高橡胶的导热系数;SiC晶须能显著提高橡胶的摩擦磨损性能.     

A hybrid chemical modification strategy for monocrystalline silicon micro-grinding: Experimental investigation and synergistic mechanism

For high performance manufacturing of micro parts and features, a hybrid chemical modification strategy is proposed to decrease critical energy barrier of mechanical removal of hard and brittle crystal material by refining localized machining condition. The strategy, namely UV-light and IR-laser hybrid chemical modification (UVIR-CM) strategy, includes two steps, an ultraviolet light (UV-light) catalytic advanced oxidation and an infrared laser (IR-laser) assisted selective modification based on Fenton liquid–solid reaction for monocrystalline silicon. The modification effects of UVIR-CM strategy were investigated by surface morphology micro-observation, cross-section transmission electron microscopy (TEM) observation, Raman spectroscopy analysis and nanoindentation test. Experimental results demonstrated that varied degrees of laser texturing appeared on different strategy samples’ IR-laser scanned area. And the IR-laser thermal damage has been successfully inhibited due to the refraction and reflection of energy by bubbles in liquid medium. But for the UVIR-CM strategy, a uniform and amorphous silicate layer is detected in a certain boundary. The UV-light promotes oxidation cycle ability of the chemical solution and ensures sufficient oxide modified layer for subsequent step. Attributing to synergism of photochemical, photothermal and kinetic effects induced by IR-laser, the modified layer displays layered structure with about 600 nm thickness, (2.7 ± 0.60) GPa nanohardness, and (93.7 ± 22.9) GPa indentation modulus. And the layered structure is amorphous layer, nanocrystal and micro-twins layer from the surface to the interior of sample. Consequently, it reveals that the subsequent mechanical removal will become easy due to decreasing energy barrier of monocrystalline silicon in selective area. Meanwhile, its original excellent mechanical properties also are maintained under a certain depth. The results contribute to develop a novel combined micro-machining technology to achieve collaborative manufacturing of structure shape and surface integrity for micro parts and feature.