本文關(guān)鍵詞：油膜厚度的超聲測(cè)量方法及氮化鋁壓電薄膜的制備，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：潤(rùn)滑對(duì)于機(jī)器很重要,潤(rùn)滑油膜可以降低接觸零件間因相互運(yùn)動(dòng)造成的摩擦和磨損,這層油膜通常很薄,當(dāng)油膜失效時(shí),接觸表面會(huì)急劇升溫并加速磨損,最終導(dǎo)致機(jī)器不能正常工作。因此在線(xiàn)監(jiān)測(cè)油膜厚度并及時(shí)預(yù)警有著重要的工程實(shí)際意義。與電學(xué)法和光學(xué)法相比,超聲測(cè)量法沒(méi)有電隔離和透光的限制,因此有良好的應(yīng)用前景。但傳統(tǒng)測(cè)量使用的換能器較為笨重,需要通過(guò)在工件表面打孔的方式進(jìn)行固定。本文對(duì)超聲波油膜厚度測(cè)量方法進(jìn)行了研究,研究使用磁控濺射法,將Al N壓電薄膜沉積在工件表面,實(shí)現(xiàn)油膜厚度的非侵入性測(cè)量。根據(jù)垂直入射聲波在三層介質(zhì)中傳播的相關(guān)理論,建立不同油膜厚度測(cè)量的諧振模型和彈簧模型。通過(guò)對(duì)兩種模型進(jìn)行比較,求得反射系數(shù)、聲波頻率及膜厚的關(guān)系,得出不同模型在膜厚測(cè)量中的適用范圍。采用反應(yīng)磁控濺射的方法在不銹鋼上沉積Al N薄膜。設(shè)計(jì)了Al N薄膜的制備過(guò)程,并研究改變?yōu)R射功率、基底溫度、氮?dú)饬髁勘鹊裙に嚄l件對(duì)Al N薄膜生長(zhǎng)的影響。使用X射線(xiàn)衍射儀(XRD)對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,用原子力顯微鏡(AFM)觀察薄膜表面形貌。結(jié)果表明增加濺射功率、將N2的濃度控制在30~70%,降低基底的粗糙度等方法有助于取向性Al N薄膜的生長(zhǎng)。
【關(guān)鍵詞】：超聲波測(cè)量 油膜厚度 反射系數(shù) AlN薄膜 磁控濺射
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH117;TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 研究背景及意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 電學(xué)和光學(xué)測(cè)量法14-16
• 1.2.2 超聲波測(cè)量法16-18
• 1.3 本課題的主要研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)18-19
• 第二章 超聲波膜厚測(cè)量理論模型19-31
• 2.1 超聲波的聲學(xué)基礎(chǔ)19-22
• 2.1.1 聲波的分類(lèi)19-20
• 2.1.2 聲速20
• 2.1.3 聲壓20-21
• 2.1.4 聲阻抗與聲阻抗率21
• 2.1.5 聲強(qiáng)與聲功率21
• 2.1.6 聲波的衰減與吸收21-22
• 2.2 垂直入射聲波的反射與透射22-23
• 2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)油膜層的反射系數(shù)23-30
• 2.3.1 諧振模型25-27
• 2.3.2 彈簧模型27-29
• 2.3.3 兩種模型的比較29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 超聲壓電換能器的理論研究31-42
• 3.1 壓電效應(yīng)31
• 3.2 壓電材料簡(jiǎn)介31-32
• 3.3 幾種常用的壓電薄膜材料32-33
• 3.3.1 鋯鈦酸鉛(PZT)32
• 3.3.2 氧化鋅(ZnO)32-33
• 3.3.3 氮化鋁(AlN)33
• 3.4 壓電薄膜的電學(xué)性質(zhì)33-35
• 3.4.1 壓電常數(shù)33-34
• 3.4.2 機(jī)電耦合系數(shù)34
• 3.4.3 機(jī)械品質(zhì)因數(shù)34
• 3.4.4 介電常數(shù)34-35
• 3.4.5 介質(zhì)損耗35
• 3.4.6 居里溫度35
• 3.5 壓電振子的振動(dòng)模式35-36
• 3.6 圓形壓電振子的聲場(chǎng)分析36-39
• 3.6.1 聲場(chǎng)特性36-38
• 3.6.2 聲場(chǎng)指向性38-39
• 3.7 超聲壓電換能器結(jié)構(gòu)39-41
• 3.7.1 典型壓電換能器探頭的基本結(jié)構(gòu)39-40
• 3.7.2 壓電薄膜換能器探頭結(jié)構(gòu)40-41
• 3.8 本章小結(jié)41-42
• 第四章 超聲測(cè)量用AlN薄膜的制備與表征42-59
• 4.1 氮化鋁的晶體結(jié)構(gòu)42-43
• 4.2 AlN薄膜的制備方法43-44
• 4.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與材料44-46
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備44-45
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)材料45-46
• 4.4 添加中間層的設(shè)計(jì)方案46-48
• 4.5 實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線(xiàn)48-49
• 4.6 薄膜的制備過(guò)程49-52
• 4.6.1 不銹鋼基底的拋光49
• 4.6.2 不銹鋼基底的夾具設(shè)計(jì)49-50
• 4.6.3 基底的清洗50-51
• 4.6.4 硅基底的臺(tái)階制備51
• 4.6.5 不銹鋼基底中間層的制備51-52
• 4.6.6 AlN薄膜的制備52
• 4.7 Al N薄膜的表征52-55
• 4.7.1 薄膜厚度的測(cè)量52-53
• 4.7.2 薄膜結(jié)構(gòu)的表征53-55
• 4.7.3 薄膜成分的分析55
• 4.8 上電極的制備55-58
• 4.8.1 蒸發(fā)鍍膜法制備上電極55-58
• 4.8.2 磁控濺射法制備上電極58
• 4.9 本章小結(jié)58-59
• 第五章 反應(yīng)磁控濺射制備AlN壓電薄膜59-69
• 5.1 AlN薄膜生長(zhǎng)模型59-60
• 5.2 不同濺射功率對(duì)制備AlN薄膜的影響60-64
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程60
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析討論60-64
• 5.3 不同氮?dú)饬髁勘葘?duì)制備AlN薄膜的影響64-65
• 5.4 不同基底對(duì)制備AlN薄膜的影響65-68
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程65
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析討論65-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 總結(jié)69
• 6.2 展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 致謝76-77
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77

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1 吳

本文編號(hào)：289860