喷嘴型腔对光耦合胶体射流抛光能力的影响

论文摘要

为了实现对工件表面的超精密抛光,建立了紫外光诱导纳米颗粒胶体射流加工系统。对不同型腔结构的两种喷嘴的光耦合纳米颗粒胶体射流抛光的流体动力学特性、抛光工艺、超光滑表面形貌特性进行了研究。首先,根据光-液耦合要求设计了锥柱和余弦光液耦合喷嘴。接着,对所设计的两种光液耦合喷嘴进行了非淹没射流三相流仿真,对比分析了纳米颗粒的流动径迹及流场分布情况。然后,用TiO2纳米颗粒胶体作为抛光液,用两种喷嘴对同一单晶硅工件分别进行了光耦合射流抛光试验。最后,对抛光前后的表面进行了表征及对比分析。结果表明:相同条件下余弦喷嘴获得的流动速度（20.73m/s）和动压力（2.5MPa）均高于锥柱喷嘴的流动速度（7.12m/s）和动压力（0.2MPa）,纳米颗粒在余弦喷嘴内的平均停留时间（0.005s）比锥柱喷嘴的平均停留时间（0.023s）更短。相同参数下余弦喷嘴射流抛光后的工件表面粗糙度（Rq=0.810nm,Ra=0.651nm）更低。光耦合纳米颗粒胶体射流抛光中利用余弦喷嘴可获得比锥柱喷嘴更低的表面粗糙度。

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 宋孝宗,姚统

关键词: 超光滑表面,射流抛光,光液耦合喷嘴,纳米颗粒,表面粗糙度

来源: 光学精密工程 2019年09期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 金属学及金属工艺

单位: 兰州理工大学机电工程学院

基金: 国家自然科学基金资助项目(No.51565031)

分类号: TG580.692

页码: 2011-2019

总页数: 9

文件大小: 808K

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