本文關(guān)鍵詞：KDP晶體拋光表面的磁場輔助液體射流清洗技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：磁流變拋光后的KDP晶體表面的殘留物影響晶體的使用性能,晶體軟脆、易潮解、易開裂的特點使其表面殘留物難以去除。本文研究了拋光液和KDP晶體表面之間的吸附機理,將化學(xué)去除方法和磁場輔助液體射流去除方法結(jié)合起來用于KDP晶體表面清洗,提出了磁場輔助液體射流清洗技術(shù),研制了磁場輔助液體射流清洗裝置。提出了浸泡清洗、液體射流清洗和氣射流吹干的殘留物去除工藝；選擇配制了清洗液,優(yōu)化了清洗工藝參數(shù),有效地去除了KDP拋光晶體表面的殘留雜質(zhì)。研究了KDP晶體拋光表面的雜質(zhì)吸附行為；結(jié)果表明,晶體表面存在殘留拋光基液和固體顆粒,拋光基液以薄膜形式粘附在晶體表面上,大多數(shù)固體顆粒被拋光基液吸附在晶體表面,極少數(shù)顆粒嵌入晶體內(nèi)部；檢測了磁流變拋光液的成分,結(jié)果表明拋光基液和固體顆粒分別是二乙二醇丁醚和鐵粉。研究了KDP晶體拋光表面與拋光基液間的吸附機理；結(jié)果表明,兩者間的誘導(dǎo)力、色散力和氫鍵作用所產(chǎn)生的吸附力大于拋光基液的內(nèi)聚力,使拋光基液吸附在KDP晶體表面上；檢測獲得了殘留液與KDP晶體表面之間的吸附力為5.7×10-5N。研究了KDP晶體拋光表面與鐵粉顆粒間的吸附機理：結(jié)果表明,鐵粉顆粒在毛細吸附力作用下粘附在晶體表面上,毛細吸附力在1.9×10-7-7.7×10-7N之間；嵌入KDP晶體的顆粒所受作用力為毛細吸附力和嵌入力之和。根據(jù)磁流變拋光后的KDP晶體表面與拋光液的吸附機理,提出了磁場輔助液體射流清洗方法,研制了清洗裝置。提出了化學(xué)去除方法和磁場輔助液體射流清洗方法相結(jié)合的新清洗方法,建立了浸泡清洗、液體射流清洗和氣射流吹干的殘留物去除工藝。研制了磁場輔助液體射流清洗裝置；設(shè)計了主軸系統(tǒng)和清洗磁輪,磁輪底部的導(dǎo)流槽將流體垂直向下的沖擊力轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼐w表面的水平剪切力。針對磁場輔助液體射流清洗中浸泡清洗和液體射流兩個階段,配制了溶解力較大、滲透能力較強的浸泡液,篩選出了對晶體表面無損傷的射流清洗液。結(jié)果表明,無水乙醇、環(huán)已烷和甲苯作為射流清洗液時,晶體表面殘留顆粒較少。研究了浸泡液和拋光基液的相溶性,確定選擇相溶性較高的無水乙醇和低表面張力的乙醚來配制浸泡液,浸泡液中乙醚的體積分?jǐn)?shù)為30%。研究了環(huán)境濕度、環(huán)境溫度和射流清洗液對KDP拋光晶體表面潮解和開裂的影響,結(jié)果表明,最佳射流清洗液是環(huán)已烷,環(huán)境濕度應(yīng)低于50%,環(huán)境溫度應(yīng)低于15℃。模擬研究了磁場輔助液體射流過程中的流體速度場和射流壓力作用下的晶體表面應(yīng)力場、應(yīng)變場和總變形場。結(jié)果表明,速度場中心位置的速度最大,約為2m／S導(dǎo)流槽之間的環(huán)已烷流速大于導(dǎo)流槽位置的速度,呈扇形分布,這表明相鄰導(dǎo)流槽之間區(qū)域內(nèi)的環(huán)已烷的沖蝕動能較大,沖擊清洗能力較強。在射流壓力為0.3MPa,靶距為1mm時,晶體表面的拉應(yīng)力值小于其抗拉強度,KDP晶體表面的應(yīng)變場和總變形場的分布均勻,晶體表面最大應(yīng)變?yōu)?.62×10-5,最大變形量為1.56×10-4mm。為磁場輔助液體射流清洗工藝參數(shù)優(yōu)化提供了依據(jù)。研究了磁力與靶距之間的關(guān)系；結(jié)果表明,當(dāng)靶距為0-3mm時,清洗磁輪對單顆粒鐵粉的吸力大于毛細吸附力,實驗驗證了清洗磁輪對殘留鐵粉的去除作用。實驗研究了磁場輔助液體射流清洗技術(shù)的清洗效果,驗證了磁場輔助液體射流清洗裝置的有效性,磁場輔助液體射流清洗技術(shù)能有效去除了KDP晶體拋光表面的殘留雜質(zhì)。建立了KDP晶體拋光表面的殘留顆粒數(shù)量與射流清洗時間、靶距、射流壓力和清洗磁輪轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系模型。結(jié)果表明,工藝參數(shù)對殘留顆粒數(shù)量的影響程度為靶距射流清洗時間射流壓力清洗磁輪轉(zhuǎn)速靶距與射流壓力的交互作用靶距與清洗磁輪轉(zhuǎn)速的交互作用。實驗優(yōu)化了最佳工藝參數(shù)組合；結(jié)果表明,最佳浸泡清洗時間為30mmin,最佳工藝參數(shù)組合是射流清洗時間為14mmin,靶距為1.5mm,射流壓力為0.27MPa,清洗磁輪轉(zhuǎn)速為490r／min,有效地去除了KDP晶體拋光表面的殘留雜質(zhì)。
【關(guān)鍵詞】：KDP晶體 吸附機理 磁場輔助液體射流清洗 清洗液 工藝參數(shù)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O786;TB490
【目錄】：

• 摘要12-14
• ABSTRACT14-18
• 第1章 緒論18-26
• 1.1 KDP晶體精密加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀18-20
• 1.1.1 KDP晶體特性18
• 1.1.2 拋光技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀18-19
• 1.1.3 磁流變技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀19
• 1.1.4 KDP晶體磁流變拋光技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀19-20
• 1.2 殘留雜質(zhì)與固體表面吸附作用的研究現(xiàn)狀20-23
• 1.2.1 液體與固體表面吸附作用的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2.2 顆粒物與固體表面吸附力的研究現(xiàn)狀21-23
• 1.2.2.1 鐵粉微顆粒與固體表面間的范德華力計算21-22
• 1.2.2.2 鐵粉微顆粒與KDP晶體表面間的毛細吸附力計算22-23
• 1.3 KDP晶體精加工表面清洗技術(shù)的研究現(xiàn)狀23-24
• 1.3.1 清洗技術(shù)的研究現(xiàn)狀23
• 1.3.2 KDP晶體精加工表面清洗技術(shù)的研究現(xiàn)狀23-24
• 1.4 目前KDP晶體拋光表面清洗技術(shù)研究中存在的問題24
• 1.5 本文研究的目的和意義24-25
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容25-26
• 第2章 KDP晶體拋光表面與殘留物的吸附機理研究26-37
• 2.1 KDP晶體拋光表面殘留物的檢測與分析26-29
• 2.1.1 表面殘留物的吸附形式分析26-27
• 2.1.2 拋光基液成分的檢測與分析27-29
• 2.1.3 殘留物顆粒成分的檢測與分析29
• 2.2 殘留物與KDP晶體拋光表面的吸附機理分析29-36
• 2.2.1 拋光基液與KDP晶體拋光表面的吸附機理30-34
• 2.2.1.1 拋光基液與KDP晶體拋光表面間的范德華力30-31
• 2.2.1.2 拋光基液與KDP晶體拋光表面間的氫鍵作用31-32
• 2.2.1.3 拋光基液與KDP晶體拋光表面間的吸附力計算32-34
• 2.2.2 殘留鐵粉顆粒與KDP晶體拋光表面的吸附機理34-36
• 2.3 本章小結(jié)36-37
• 第3章 磁場輔助液體射流清洗裝置的研制37-46
• 3.1 KDP拋光晶體表面殘留物的去除方法研究37-38
• 3.1.1 化學(xué)去除方法37
• 3.1.2 磁場輔助液體射流去除方法37-38
• 3.2 磁場輔助液體射流清洗裝置的總體設(shè)計38-39
• 3.2.1 晶體浸泡38
• 3.2.2 液體射流清洗38
• 3.2.3 氣射流吹干38-39
• 3.3 磁場輔助液體射流清洗裝置的研制39-45
• 3.3.1 運動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)39-40
• 3.3.2 主軸系統(tǒng)40-42
• 3.3.3 清洗磁輪42-43
• 3.3.4 輔助裝置43-44
• 3.3.4.1 氣動隔膜泵43
• 3.3.4.2 清洗槽43-44
• 3.3.4.3 防護罩44
• 3.3.5 磁場輔助液體射流清洗裝置的集成44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 浸泡液和射流清洗液的配制與選擇46-64
• 4.1 清洗液的初選實驗46-49
• 4.1.1 清洗液的初選46-47
• 4.1.2 試樣制備47-48
• 4.1.3 實驗方案48
• 4.1.4 清洗液對殘留物的去除效果48-49
• 4.2 浸泡液的配制49-53
• 4.2.1 清洗液與拋光基液的相溶性測試49-51
• 4.2.2 浸泡液的配比實驗51-53
• 4.3 射流清洗液的選擇53-62
• 4.3.1 環(huán)境濕度和射流清洗液對KDP拋光晶體表面潮解的影響53-58
• 4.3.1.1 潮解點成分檢測53-54
• 4.3.1.2 環(huán)境濕度對晶體表面潮解的影響54-56
• 4.3.1.3 射流清洗液對晶體表面潮解的影響56-58
• 4.3.2 環(huán)境溫度和射流清洗液對KDP拋光晶體表面開裂的影響58-60
• 4.3.3 殘留物檢測60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第5章 KDP拋光晶體表面的磁場輔助液體射流清洗實驗研究64-79
• 5.1 射流清洗速度場的模擬研究64-66
• 5.1.1 射流清洗速度場模擬模型的建立64-65
• 5.1.2 模擬結(jié)果和分析65-66
• 5.2 清洗磁輪磁力去除分析66-69
• 5.2.1 磁力測試66-68
• 5.2.2 磁輪對鐵粉顆粒的去除效果驗證68-69
• 5.3 浸泡清洗工藝的實驗研究69-70
• 5.4 磁場輔助液體射流清洗實驗研究70-77
• 5.4.1 響應(yīng)曲面實驗設(shè)計70-72
• 5.4.2 實驗結(jié)果與分析72-76
• 5.4.2.1 方差分析72-74
• 5.4.2.2 工藝參數(shù)之間的交互作用對KDP晶體表面殘留顆粒數(shù)量的影響74-76
• 5.4.3 磁場輔助液體射流清洗工藝參數(shù)優(yōu)化76-77
• 5.5 本章小結(jié)77-79
• 結(jié)論與展望79-82
• 參考文獻82-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及獎勵87-88
• 致謝88-89
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表89

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本文編號：429165