导读:本文包含了材料去除机理论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:纳米,机理,材料,磨削,硫化锌,微结构,衬底。
材料去除机理论文文献综述
易德福[1]（2019）在《砷化镓衬底化学机械抛光材料去除机理及抛光特性研究》一文中研究指出砷化镓单晶是继单晶硅之后发展起来的第二代半导体材料,具有优异的物理化学特性,是国防军工、航空航天、节能环保等领域不可或缺的微电子和光电子基础材料。无论是用于制作集成电路还是功能器件,都要求砷化镓衬底具有极佳的平整度和超光滑表面,否则将直接降低产品性能。目前,普遍采用化学机械抛光实现砷化镓衬底的超光滑加工。但是,砷化镓衬底化学机械抛光过程中存在诸多亟待解决的关键问题,例如:抛光过程材料在微观尺度的去除机理、抛光过程参量对衬底平整度的影响机制等,制约着砷化镓衬底化学机械抛光技术的发展。本文通过理论分析、计算模拟和实验相结合的方法,对砷化镓衬底化学机械抛光过程的材料去除机理和抛光特性进行了系统研究。采用分子动力学方法分析了砷化镓衬底抛光过程中的微观材料变形机制和衬底表面粗糙峰对于材料去除的影响规律。由于砷化镓不同晶体方位的原子结构不同,导致在外力作用下不同晶体方位的砷化镓亚表面非晶化和相变区域的分布是不同的,抛光过程微观尺度上的材料变形以相变和非晶化为主。磨粒作用下衬底粗糙峰发生了复杂的弹塑性变形,接触区域高压引起了非晶化和从闪锌矿向岩盐结构的相变的产生,抛光过程中材料去除表现出的明显的各向异性源于不同晶面的砷化镓的原子面密度和面间距的差异。通过开展划痕实验,明确了砷化镓在外力作用下的材料特性,发现砷化镓衬底的材料去除、可加工性、材料去除率存在显着的各向异性。同时对砷化镓衬底开展了初步抛光实验,结果表明:在抛光过程中,只有压力达到一定程度之后,衬底表面各处的材料去除率才会趋于一致。只有抛光盘转速增加到特定速度后,才能实现抛光过程化学作用和机械作用的平衡,获得较好的表面质量。使用有限元仿真及数值计算的方法建立了基于材料去除过程的衬底表面平整度分析模型,研究发现:抛光过程中对平整度影响较大的加工条件为衬底表面相对于抛光盘的速度,而抛光压力对平整度变化的影响并不显着;为了降低平整度并且获得较大的材料去除效率,应选择合适的抛光工艺参数,使衬底表面各点可获得较高的相对速度。通过砷化镓衬底化学机械抛光实验验证了平整度模型,实验结果和平整度分析模型所获得的结果相一致。随后分析了主要工艺参数对衬底表面粗糙度和平整度的影响规律,获得了可实现砷化镓衬底超光滑加工的最优工艺参数。(本文来源于《北京交通大学》期刊2019-10-01）
王文玺[2]（2019）在《面向钢轨砂带打磨的材料去除机理及表面完整性研究》一文中研究指出高速铁路、重载铁路及城市地铁等现代轨道交通制式的迅猛发展,导致了线路养护需求逐年攀升、作业时间日趋紧张,不断推动着钢轨打磨装备和技术向高效化、智能化及多样化发展。随着近年来砂带制备工艺和磨料性能的进步与创新,一种基于砂带磨削的新型钢轨打磨技术——钢轨砂带打磨技术,凭借其弹性磨削、冷态磨削、高效磨削等特点应时而生,于实际工程中也得到了应用。然而,尚不健全的基础理论体系难以支撑打磨装备设计、工艺参数选取、打磨模式制定等关键技术的研发,极大阻碍了钢轨砂带打磨技术的发展与推广。因此,本文围绕砂带磨削的物理本质基础——接触轮、砂带和工件叁者间的复杂接触行为,开展面向钢轨砂带打磨的材料去除机理及表面完整性研究。首先,依据接触轮、钢轨和砂带弹性模量间的显着差异,将接触部件间的叁维接触问题转化为外包弹性圆环的刚性圆与刚性平面的二维接触问题,建立了内凹及平型接触轮与理想圆柱轨面的接触模型,发现接触斑形态受接触轮同钢轨的曲率匹配关系和接触压力影响,分为椭圆形、双叁角形和马鞍形;在此基础上,针对接触轮打磨位姿任意和轨面曲率骤变的接触情况,通过数值方法实现了接触边界及其接触应力的求解;通过有限元仿真和接触实验对上述模型的有效性与准确性进行了验证分析。随后,针对砂带磨粒形状和分布位置随机性,视磨粒出刃为球顶圆锥状,统计分析了砂带表面出刃特征,获取了出刃高度分布的概率密度函数;与单磨粒切削受力方程相结合,推导了局部接触应力与磨粒最大切深的数学关系;基于所提出的宏观接触模型,由力平衡方程建立了材料去除模型;利用钢轨砂带打磨实验台对模型进行了验证,结果表明平均打磨深度百分误差小于10%,而打磨深度随接触压力增加呈斜率递减的非线性增长,随砂带速度增加呈线性增长,随列车速度增加呈反比例降低趋势。接着,运用二维数字滤波技术实现了砂带表面形貌的模拟;运用离散化方法将整体打磨过程转化为受压不同的局部平面磨削过程,计算了不同时刻局部砂带磨粒的整体切深,进而提取了有效磨粒在打磨方向投影集的下包络线,实现了基于成形机理的钢轨砂带打磨轨面粗糙度轮廓仿真,获取了二维粗糙度值;仿真与实验结果表明,接触压力对粗糙度Ra和Rsm有显着的正相关影响,而砂带速度和列车速度的影响并不明显,通过打磨实验验证了上述规律和仿真方法的有效性。最后,基于打磨实验研究了打磨工艺参数对轨面残余应力的影响,发现残余应力在磨削方向呈拉应力,在另一正交方向主要呈压应力;建立了叁维热力耦合磨粒划擦有限元仿真模型,揭示了接触面摩擦、磨粒球顶半径、磨粒切入深度、磨粒切削速度以及磨粒切削前角对轨面表层残余应力分布的影响规律;进一步探究了磨削过程中残余应力的形成机制,开展了前后相邻磨粒、左右相邻磨粒划擦的残余应力有限元仿真,得到了先行磨粒残余应力场受后续磨粒划擦行为的影响规律。(本文来源于《北京交通大学》期刊2019-09-17）
王祥学,于淑琪,石磊,刁卓凡,王祥科[3]（2019）在《纳米零价铁材料对放射性核素的去除及机理研究进展》一文中研究指出随着人类社会的发展,放射性铀矿的开采和使用越来越多,环境面临着越来越严重的放射性污染问题。从生物和环境的角度来看,有效地清除环境中的放射性核素是核能利用过程中最重要的问题之一。纳米零价铁(nanoscale zero valent iron, nZVI)具有较大的比表面积和较高的活性位点,能显着提高放射性污染物的修复效率。本综述的目的是展示nZVI基材料对放射性核素的高效去除能力和环境修复作用。简介了常用的nZVI基材料(表面改性或多孔材料支撑的nZVI材料)及其对放射性核素的去除效果和相互作用机制(如吸附和氧化还原)。最后,对nZVI材料的应用和挑战给出个人见解。本综述有助于为高效去除放射性核素的nZVI材料的设计指明方向,为放射性核素的高效处理处置提供新材料。(本文来源于《核化学与放射化学》期刊2019年04期）
陈冰,焦浩文,罗良,邓朝晖,赵清亮[4]（2019）在《多光谱CVD硫化锌材料的磨削去除机理》一文中研究指出为了探究红外光学材料多光谱CVD硫化锌的磨削加工去除机理,对抛光后的多光谱CVD硫化锌材料进行显微压痕和金刚石单颗粒刻划实验研究,并采用金刚石砂轮对材料进行磨削加工。实验研究表明,多光谱CVD硫化锌材料在机械去除过程中出现了弹性和塑性变形现象,萌生的裂纹和破碎主要沿晶界、刻划方向、磨削纹理方向扩展,小的压力可抑制裂纹的萌生和扩展,采用尖头金刚石颗粒可获得破碎和裂纹更少的表面,采用垂直磨削法,磨削后形成了自中心至外缘呈周期性、散射状的磨削纹理。本研究可为多光谱CVD硫化锌红外透镜的精密、超精密加工提供技术依据。(本文来源于《宇航材料工艺》期刊2019年04期）
耿瑞文,杨晓京,谢启明,李芮,罗良[5]（2019）在《基于划刻实验的单晶锗材料去除机理研究》一文中研究指出采用Cube压头对单晶锗进行变载与恒载纳米划刻实验,利用扫描电子显微镜和原子力显微镜对已加工表面进行观测,根据表面形貌将划刻过程分为延性域、脆塑转变域及脆性域叁种,对各个阶段的表面成型及材料去除方式进行了研究。使用最小二乘法对不同阶段划刻力进行非线性拟合,并利用相关系数检验拟合函数可靠性,结果表明划刻力与划刻深度存在强相关性。同时分析了单晶锗的弹性回复率随划刻距离的变化趋势,结果表明工件的弹性回复率将从纯弹性阶段的1逐步回落至0.76左右。基于脆塑转变临界载荷,以裂纹萌生位置作为脆塑转变标志,首次结合工件已加工表面弹性回复,提出一种适用于计算单晶锗的脆塑转变临界深度模型,其脆塑转变临界深度为489 nm。(本文来源于《无机材料学报》期刊2019年08期）
尹雨薇[6]（2019）在《活性炭负载锆-锰氧化物纳米复合材料去除水中砷的效果及机理研究》一文中研究指出砷,作为一种“叁致”物质(致畸、致癌、致突变),其污染的处理及防治一直是科研学者们的关注重点。吸附法是目前常见的水处理技术之一,被广泛应用于各类污染物的去除。众多吸附材料中,氧化锆能通过静电吸引和配体交换去除污染物,对As(Ⅴ)有较好的去除效果;二氧化锰有强氧化性,能改变目标污染物的价态,对As(Ⅲ)有较好的去除效果,但两者制备过程中容易发生团聚。本研究制备了以活性炭为载体的锆-锰氧化物(Zr/Mn/C)纳米复合材料,该材料既能结合无机吸附剂选择性吸附好、吸附容量大等优点,又能发挥有机载体活性炭材料比表面积大、易分离的长处,解决了无机材料制备过程中易团聚、难固液分离的问题。将该材料表征并应用于水环境中As(V)和As(Ⅲ)的去除时,研究了溶液pH值、污染物初始浓度、吸附剂投加量、共存离子等多种因素对砷去除效果的影响及吸附机理。主要成果如下:(1)采用共沉淀-水热法,成功制备了 Zr/Mn/C纳米复合材料,SEM、TEM分析结果显示,Zr-Mn氧化物颗粒成功负载且均匀分布在载体活性炭表面,且该材料为纳米材料,粒径较小,是用作吸附剂的理想尺寸材料。由XRD、拉曼图谱、BET分析结果可知,Zr/Mn/C纳米复合材料为无定型态,相较于晶体材料有更大的孔隙和更多的吸附位点,其比表面积为260.04m2/g。(2)采用单因素实验法,用作As(Ⅴ)的去除研究时发现,Zr/Mn/C纳米复合材料在pH=6.0的条件下吸附效果最好,对砷的吸附过程符合伪二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型,说明在吸附过程中,化学吸附占主导地位,该过程为优惠吸附过程,且整个反应容易进行。复合材料的最佳投加量为0.4g/L,在该条件下,既能保持较高去除率,又有较大的吸附容量。当目标污染物的初始浓度较高时(30mg/L),复合材料的饱和吸附容量能达到95.60mg/g;当As(Ⅴ)的初始浓度较低时(<9mg/L),吸附后的剩余浓度能达到生活饮用水标准(<10μg/L)。结合XPS、FTIR分析结果可知,吸附机理为:通过静电引力而产生的非特异性吸附,和通过配体交换而产生的特异性吸附。材料抗干扰性强,适应于环境复杂水体。由此可见,Zr/Mn/C纳米复合材料适用范围广,对As(V)有较好的吸附效果,具有良好的应用前景。(3)采用单因素实验法,用作As(Ⅲ)的去除研究时发现,Zr/Mn/C纳米复合材料在pH=10.0的条件下吸附效果最好,对砷的吸附过程符合伪二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型,说明在吸附过程中,化学吸附占主导地位,该过程为优惠吸附过程,且整个反应容易进行。复合材料的最佳投加量为0.4g/L,在该条件下,既能保持较高去除率,又有较大的吸附容量。当目标污染物的初始浓度较高时(30mg/L),复合材料的饱和吸附容量能达到132.28mg/g;当As(Ⅲ)的初始浓度较低时(<1mg/L),吸附后的剩余浓度能达到生活饮用水标准(<10μg/L)。结合XPS、FTIR分析结果可知,吸附机理为:通过静电引力而产生的非特异性吸附,通过配体交换和氧化还原反应而产生的特异性吸附。材料抗干扰性强,适应于环境复杂水体。由此可见,Zr/Mn/C纳米复合材料对As(Ⅲ)有较好的吸附效果,吸附容量大,具有良好的应用前景。(本文来源于《华南理工大学》期刊2019-05-25）
张北[7]（2019）在《氧化石墨烯基水处理材料对酚类污染物的去除性能及作用机理》一文中研究指出芳香类有机污染物的有效去除是目前水处理领域的重点和难点问题。其中,酚类污染物属于原型质毒物,部分为环境激素,对人类及动物的生命健康具有严重危害。由于酚类污染物在水环境中具有分布广、毒害作用大及生物降解性差的特点,传统生化处理方法难以奏效,亟待开发适宜对路的处理方法。本论文基于氧化石墨烯等石墨烯类材料对酚类污染物的吸附特性,针对不同物化特性的酚类污染物,开发了多种具有环境功能的氧化石墨烯基水处理材料,研究了对酚类污染物的吸附、氧化及催化氧化去除性能及作用机理,实现了对酚类污染物的吸附分离及氧化降解,为酚类污染物的有效去除提供了较为系统的处理方法。主要研究结论如下:(1)优化了氧化石墨烯制备工艺,开发了具有吸附及磁分离性能的磁性氧化石墨烯,对比了吸附材料对水中对硝基酚和对叔丁基酚的去除性能,阐明了对酚类污染物的吸附作用机理。调控了氧化石墨烯制备过程中高锰酸钾和石墨粉的比例,优化了低温反应、中温反应和高温反应的温度控制和反应时间,改善了投料方式及洗脱、干燥过程,得到了质量均一、性能优良的氧化石墨烯。为增强氧化石墨烯分离回收性能,通过原位共沉淀的方式将磁性氧化铁颗粒附着在氧化石墨烯片层上,制备得到了磁性氧化石墨烯,在外加磁场的条件下实现了有效分离回收及循环再生。结构性能方面,氧化石墨烯具有丰富的羟基、羰基、羧基及环氧基团,能够通过Fe-O-C共价键与磁性氧化铁结合。污染物去除方面,对硝基酚结构中的对硝基基团属于吸电子基团,能降低苯环π电子云密度,可作为π电子受体。氧化石墨烯片层中存在部分sp2杂化区域,存在丰富的π电子,可作为π电子供体。因而,氧化石墨烯能够通过较强的π电子转移相互作用吸附去除对硝基酚。氧化石墨烯对水中对硝基酚的吸附量可达268.5 mg/g。对叔丁基酚中的对叔丁基基团属于供电子基团,能增强苯环π电子云密度,可作为π电子供体。磁性氧化石墨烯在边缘、缺陷等结构中存在电子空缺点位,可作为π电子受体。因而,磁性氧化石墨烯能够通过π电子转移相互作用吸附去除对叔丁基酚。此外,氧化石墨烯与磁性氧化石墨烯对酚类污染物还存在疏水相互作用、氢键作用等,从而增强对污染物的去除性能。(2)原位利用氧化石墨烯制备过程中的废酸,开发了具有吸附及氧化性能的氧化石墨烯/氧化锰复合材料,对比了复合材料对水中对甲酚和对叔丁基酚的去除性能,阐明了对酚类污染物的吸附-氧化作用机理。在制备氧化石墨烯过程中加入高锰酸钾,与废酸中二价锰离子共沉淀生成氧化锰,进而附着到氧化石墨烯片层,制备得到氧化石墨烯/氧化锰复合材料。结构性能方面,与传统δ-MnO2不同,复合材料中的锰主要以α-MnO2和Mn3O4的形式存在,氧化石墨烯与氧化锰通过Mn-O-C共价键结合。污染物去除方面,复合材料中氧化石墨烯能通过π键作用等吸附酚类污染物,氧化锰对酚类污染物进行氧化降解,降解产物能够重新附着到氧化石墨烯,从而通过吸附-氧化-再吸附进程,实现对酚类污染物的有效去除。其中,复合材料中的氧化石墨烯能够通过氧化Mn3O4中低价态的锰,增强氧化锰的氧化能力,提高氧化降解性能。与对甲酚相比,复合材料对水中对叔丁基酚具有更强的π键吸附作用和氧化降解性能,去除效果更好。此外,对叔丁基酚的氧化降解产物中包含多种开环产物,表明复合材料对酚类污染物能够通过开环反应实现有效的氧化降解。(3)构建了氧化石墨烯基反应活性单元,开发了具有吸附及催化氧化性能的氮掺杂石墨烯/氨基介孔氧化硅复合材料,对比了复合材料在高级氧化体系中对水中对甲酚和双酚A的去除性能,阐明了对酚类污染物的吸附-催化氧化作用机理。基于氮掺杂石墨烯的催化特性,利用氨基介孔氧化硅调控氮掺杂石墨烯结构及表面特性,构建由介孔通道和氮掺杂石墨烯片层构成的催化反应活性单元,制备得到氮掺杂石墨烯/氨基介孔氧化硅复合材料。结构性能方面,氨基介孔氧化硅能够有效避免氮掺杂过程中氧化石墨烯片层堆迭问题,提高比表面积,增加介孔结构。同时,能够提高氮掺杂石墨烯在水环境叶中的分散性能,增强对污染物的去除性能。此外,也可作为外加氮源,提高氮掺杂石墨烯中氮掺杂量,增强催化性能。污染物去除方面,复合材料中掺杂石墨烯能够催化过硫酸盐产生硫酸根自由基、羟基自由基及单线态氧等活性氧,从而通过吸附-催化氧化进程实现酚类污染物的有效去除。与对甲酚相比,复合材料对双酚A具有更强的π键作用和疏水相互作用等吸附作用。同时,高级氧化体系中的活性氧对双酚A具有更强的氧化降解性能,从而实现吸附后的有效氧化降解。复合材料对酚类污染物的氧化降解进程中既包括自由基反应,又包括非自由基反应。并且,复合材料对酚类污染物的吸附与催化氧化存在协同作用,吸附作用能够增强π电子转移相互作用,提高催化氧化降解效果;酚类污染物的有效降解能够促进吸附进程,从而实现酚类污染物的有效去除。(4)结合上述研究工作,本研究针对不同物化特性的酚类污染物,梳理出适宜对路的处理方法:对于硝基酚等具有吸电子基团的酚类污染物,氧化石墨烯基水处理材料对其具有较强的吸附去除能力,在吸附分离后可进行有效的污染物集中处置;对于烷基酚等具有供电子基团的酚类污染物,氧化石墨烯基水处理材料不仅具有吸附能力,还能通过构建吸附-氧化、吸附-催化氧化体系,实现酚类污染物的氧化降解及矿化,从而实现污染物的有效去除。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-22）
李福清[8]（2019）在《Fe_3O_4@TiO_2复合材料对砷及染料的去除机理》一文中研究指出利用溶剂热法制备了具有不同TiO_2外壳厚度的Fe_3O_4@TiO_2复合纳米材料,并探究其对砷及染料的去除机理。通过材料表征发现:Fe_3O_4@TiO_2复合材料为典型的核壳结构,Fe_3O_4与TiO_2通过化学反应结合形成Ti~(3+),材料感光范围展宽>600 nm;通过吸附等温线实验,n(TiO_2)∶n(Fe_3O_4)为0. 5时,Fe_3O_4@TiO_2复合材料对砷有较好的吸附效果(30 mg/g);可见光下,Fe_3O_4@TiO_2复合材料对染料甲基橙具有高效的光催化效率。Fe_3O_4@TiO_2复合材料是一种既可去除砷又可光催化降解染料的多功能材料,在环境污染治理方面将有广阔的应用前景。(本文来源于《环境工程》期刊2019年05期）
刘涛[9]（2019）在《二维氮化硼纳米材料的制备及其去除水中重金属离子的机理研究》一文中研究指出随着人们对重金属污染造成的危害的重视,吸附法因其原材料来源广泛、见效速度快等特点被广泛地应用到重金属污染治理中。传统的吸附材料主要依赖于物理吸附,而重金属离子因其具有离子半径小和累积效应明显等特征,从而使得传统吸附剂用于重金属离子的去除具有很大的局限性,尤其是其无法快速有效去除水体中低浓度的重金属离子。针对这一问题,使得开发比表面积大、具有多活性位点或活性吸附基团的新型高效纳米吸附剂成为环境修复领域的重要课题。在当前发展的众多新型纳米吸附剂中,层状纳米材料因其结构的典型性,使其成为研究热点之一。其中,表面具有极性基团和多活性位点的层状纳米氮化硼作为代表性的层状纳米材料,其在理论上具有优异的吸附性能的同时,还具有化学稳定性,因此有望应用于重金属离子的治理中。基于此,本论文探讨了二维多孔BN-550纳米片和多孔BNNR纳米带的制备工艺,并分别研究了其对Pb2+、Cd2+和Cu2+的吸附性能和机制,具体主要研究内容如下:(1)通过低温合成方法开发了新型的二维氮化硼纳米片(BN-550),用于快速有效地吸附铅离子(Pb2+)。表征结果表明它具有较大的比表面积(696 m2/g),超薄片层结构(厚度1.2 nm),丰富的化学键作为活性吸附位点。对于铅离子的吸附容量较高(845 mg/g),较短的平衡时间(15分钟)。BN-550的对Pb2+的去除过程属于伪二阶(化学吸附为主)和Langmuir模型(表面单层吸附为主)。通过再生和pH值实验验证了BN-550的易再循环性和稳定性。在Ni2+,Cu2+和Cd2+离子等其他重金属离子的干扰下,吸附剂对Pb2+具有很强的亲和力(它们在单独溶液中被吸附的容量分别为201,402和312 mg/g)。XPS和FT-IR分析表明吸附剂对Pb2+具有优异的吸附性能归因于与众多表面官能团的化学结合反应,如强B-O-Pb相互作用和-NH2-Pb配位。当过滤柱中为50 mg/L的Pb2+时,BN-550纳米片对Pb2+去除阈值为1080 mL/g。这些优异的独特的性能使超薄纳米片BN-550成为去除Pb2+的高性价比选择。(2)新型多孔氮化硼纳米带(BNNR)被成功开发为优异的吸附剂,可快速去除水中的镉和铜离子。得到的BNNR具有大的比表面积和小的平均孔隙率(分别为866 m2/g和2.1 nm),单个纳米带的宽度约为660 nm。吸附剂对Cd2+和Cu2+离子的最大吸附容量分别约为530 mg/g(Co=600 mg/L,pH=6,剂量为1g/L)和331 mg/g(C0= 500mg/L,pH=5,剂量为1g/L)。此外,BNNRs具有分别在10分钟和20分钟内快速吸附Cd2+和Cu2+并达到吸附平衡的能力。干扰和再生实验表明,BNNR具有优异的抗干扰和再生性能,在pH值为3-8的水溶液下,BNNR能够稳定的去除Cd2+和Cu2+。XPS和FTIR分析表明,吸附的可能机理是通过表面化学键如B-O键螯合和-NH2配位,以吸引金属离子。在镉离子(1mg/L)和铜离子(10 mg/L)模拟真实水样下,BNNR(剂量为1 g/L)分别在10分钟和1分钟内对Cd2+和Cu2+的吸附后,能使水样快速达到WHO标准。因此,我们所制备的BNNR纳米带是水净化应用的潜在候选者。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2019-05-01）
靳田野,陈俊云,王金虎,赵清亮[10]（2019）在《纳米孪晶立方氮化硼的飞秒激光材料去除机理》一文中研究指出为实现能应用于超精密切削的新型超硬纳米孪晶立方氮化硼(nt-cBN)刀具的制备,探索了飞秒激光烧蚀方法对nt-cBN的材料去除特性。使用激光单点烧蚀方法及理论公式计算出了nt-cBN的烧蚀阈值及阈值功率,分别为0.523 J/cm~2和4.1 mW;基于烧蚀阈值,对nt-cBN材料在多种烧蚀功率下的单点烧蚀圆孔形貌进行了表征,并分析了不同阶段圆孔内壁多种微结构的形成与演变机理,阐明了随激光功率增加,nt-cBN表面经历了快速热汽化、熔化和相爆炸叁种材料去除机理,并形成了纳米驼峰、爆裂和周期性波纹等不同烧蚀显微结构;对nt-cBN块材进行了直线扫描烧蚀加工,提出了基于光束扫描的动态烧蚀过程对材料的破坏形式及去除原理,并与单点烧蚀形成对比;建立了不同烧蚀功率下,飞秒激光扫描速度与加工微槽宽度和深度的关系曲线,并分析了烧蚀功率和扫描速度对加工效率和加工质量的影响规律,提出了能够保证加工效率并同时改善加工质量的激光扫描速度在0.1 mm/s左右。(本文来源于《机械工程学报》期刊2019年09期）
材料去除机理论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
高速铁路、重载铁路及城市地铁等现代轨道交通制式的迅猛发展,导致了线路养护需求逐年攀升、作业时间日趋紧张,不断推动着钢轨打磨装备和技术向高效化、智能化及多样化发展。随着近年来砂带制备工艺和磨料性能的进步与创新,一种基于砂带磨削的新型钢轨打磨技术——钢轨砂带打磨技术,凭借其弹性磨削、冷态磨削、高效磨削等特点应时而生,于实际工程中也得到了应用。然而,尚不健全的基础理论体系难以支撑打磨装备设计、工艺参数选取、打磨模式制定等关键技术的研发,极大阻碍了钢轨砂带打磨技术的发展与推广。因此,本文围绕砂带磨削的物理本质基础——接触轮、砂带和工件叁者间的复杂接触行为,开展面向钢轨砂带打磨的材料去除机理及表面完整性研究。首先,依据接触轮、钢轨和砂带弹性模量间的显着差异,将接触部件间的叁维接触问题转化为外包弹性圆环的刚性圆与刚性平面的二维接触问题,建立了内凹及平型接触轮与理想圆柱轨面的接触模型,发现接触斑形态受接触轮同钢轨的曲率匹配关系和接触压力影响,分为椭圆形、双叁角形和马鞍形;在此基础上,针对接触轮打磨位姿任意和轨面曲率骤变的接触情况,通过数值方法实现了接触边界及其接触应力的求解;通过有限元仿真和接触实验对上述模型的有效性与准确性进行了验证分析。随后,针对砂带磨粒形状和分布位置随机性,视磨粒出刃为球顶圆锥状,统计分析了砂带表面出刃特征,获取了出刃高度分布的概率密度函数;与单磨粒切削受力方程相结合,推导了局部接触应力与磨粒最大切深的数学关系;基于所提出的宏观接触模型,由力平衡方程建立了材料去除模型;利用钢轨砂带打磨实验台对模型进行了验证,结果表明平均打磨深度百分误差小于10%,而打磨深度随接触压力增加呈斜率递减的非线性增长,随砂带速度增加呈线性增长,随列车速度增加呈反比例降低趋势。接着,运用二维数字滤波技术实现了砂带表面形貌的模拟;运用离散化方法将整体打磨过程转化为受压不同的局部平面磨削过程,计算了不同时刻局部砂带磨粒的整体切深,进而提取了有效磨粒在打磨方向投影集的下包络线,实现了基于成形机理的钢轨砂带打磨轨面粗糙度轮廓仿真,获取了二维粗糙度值;仿真与实验结果表明,接触压力对粗糙度Ra和Rsm有显着的正相关影响,而砂带速度和列车速度的影响并不明显,通过打磨实验验证了上述规律和仿真方法的有效性。最后,基于打磨实验研究了打磨工艺参数对轨面残余应力的影响,发现残余应力在磨削方向呈拉应力,在另一正交方向主要呈压应力;建立了叁维热力耦合磨粒划擦有限元仿真模型,揭示了接触面摩擦、磨粒球顶半径、磨粒切入深度、磨粒切削速度以及磨粒切削前角对轨面表层残余应力分布的影响规律;进一步探究了磨削过程中残余应力的形成机制,开展了前后相邻磨粒、左右相邻磨粒划擦的残余应力有限元仿真,得到了先行磨粒残余应力场受后续磨粒划擦行为的影响规律。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
材料去除机理论文参考文献
[1].易德福.砷化镓衬底化学机械抛光材料去除机理及抛光特性研究[D].北京交通大学.2019
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论文知识图
![磨粒流加工设备[22]](http://image.cnki.net/GetImage.ashx?id=1012513111.nh0011&suffix=.jpg)
