液动压悬浮抛光平台设计及初步试验研究

发布时间：2017-09-09 16:02

  本文关键词：液动压悬浮抛光平台设计及初步试验研究

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【摘要】：纳米薄膜独特的力学、光学、电磁学特性,使其在工程领域内被广泛应用。常用的纳米薄膜制备方法,无论是物理或化学气相沉积法还是电沉积法,都需要以原子级超光滑表面为衬底,且衬底表面特性对薄膜质量有重要影响。因此,提高衬底表面质量对纳米薄膜制备的研究具有重要意义。面向薄膜生长的衬底表面要求,本文提出了一种液动压悬浮抛光新方法,并在此基础上搭建了完善的液动压悬浮抛光平台,进行了相应研究。主要研究工作如下:(1)设计并搭建了液动压悬浮抛光平台,主要包括驱动、升降、检测和主轴四大系统的主要零部件选型和设计校核。利用Ansys Workbench对平台进行计算模态分析,得到各阶固有频率;对抛光盘进行谐响应分析,得到轴向位移、速度、加速度响应。结果显示一阶固有频率对轴向响应影响最大,但它避开了激振频率,故抛光平台工作可靠;(2)利用锤击法对平台进行试验模态分析,通过PolyMAX模态参数识别法获得平台的固有频率,其结果与仿真所得相接近,进一步验证了仿真模型的准确性和抛光平台的可靠性;(3)设计三因素三水平正交实验,利用Kistler六维传感器研究抛光盘转速、加工间隙、抛光液浓度对上浮力的影响,对实验结果进行极差分析和方差分析,得出对上浮力影响显著性大小依次为抛光盘转速,加工间隙,抛光液浓度;(4)以电解铜为加工对象,使用Nano-MAX研抛机制备前期试样,利用搭建的液动压悬浮抛光平台制备超光滑表面试样,并通过Wyko、SEM、TEM等表征铜试样,结果表明液动压悬浮抛光较传统机械抛光可获得表面粗糙度更小、表面形貌及晶格完整性更好的超光滑表面。本文研究借助仿真与实验、试样制备与表征,初步证明了液动压悬浮抛光平台的可靠性和抛光方法的可行性。
【关键词】：超光滑表面 液动压悬浮抛光 模态分析 正交实验 表征
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG580.692
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 前言10
• 1.2 超光滑表面加工技术10-17
• 1.2.1 接触式抛光11-12
• 1.2.2 非接触式抛光12-17
• 1.3 本文研究内容及技术路线17-20
• 1.3.1 课题来源与本文主要内容17
• 1.3.2 本文研究的技术路线17-20
• 第2章 液动压悬浮抛光平台的设计20-30
• 2.1 抛光平台的设计要求20-21
• 2.2 抛光平台的设计方案21
• 2.3 抛光平台的结构设计21-29
• 2.3.1 驱动系统的设计21-23
• 2.3.2 升降系统的设计23-24
• 2.3.3 检测系统的设计24-28
• 2.3.4 主轴系统的设计28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 液动压悬浮抛光平台的动态特性分析30-42
• 3.1 有限元分析概述30-31
• 3.1.1 有限元分析方法及理论30-31
• 3.1.2 Workbench软件简介31
• 3.2 抛光平台的计算模态分析31-37
• 3.2.1 计算模态理论31-32
• 3.2.2 有限元模型32-33
• 3.2.3 抛光平台的计算模态分析33-37
• 3.3 抛光平台的谐响应分析37-41
• 3.3.1 谐响应理论37-38
• 3.3.2 抛光盘谐响应分析38-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 液动压悬浮抛光平台的性能测试试验42-52
• 4.1 抛光平台的试验模态分析42-46
• 4.1.1 试验模态激励的选择42
• 4.1.2 试验模态测试系统组成42-44
• 4.1.3 试验模态识别方法44
• 4.1.4 试验模态分析44-46
• 4.2 抛光平台的运行参数测试46-51
• 4.2.1 正交实验因素选取46-47
• 4.2.2 正交实验47-48
• 4.2.3 极差分析与方差分析48-50
• 4.2.4 单因素实验50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第5章 液动压悬浮抛光试样制备及其表征52-62
• 5.1 超光滑表面试样制备52-55
• 5.1.1 前期试样的制备52-54
• 5.1.2 超光滑表面试样的制备54-55
• 5.2 超光滑表面试样表征55-61
• 5.2.1 Wyko白光干涉仪测试分析55-57
• 5.2.2 SEM测试分析57-60
• 5.2.3 TEM测试分析60-61
• 5.3 本章小结61-62
• 第6章 结论与展望62-64
• 6.1 结论62
• 6.2 创新点62
• 6.3 展望62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-70
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果70

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本文编号：821391