微晶玻璃多磨粒交互作用表面形成机理的研究结题摘要

本项目对微晶玻璃器件的纳米加工机理开展了研究，提出了基于多磨粒交互动态作用机制的磨削过程中材料去除分析方法，利用FIB加工技术实现了自主设计的多磨粒刀具（压头）的加工制造，结合超精密加工机床搭建了多磨粒压/划削实验系统，基于多磨粒交互动态去除作用机制建立纳米尺度下微晶玻璃材料的去除模型，并对加工过程中脆塑转化，表面完整性、复杂型面创成机制等行为进行了研究。实验结果表明，磨削中三种裂纹相互作用导致的材料去除：相邻划痕之间亚表面横向裂纹之间的相互作用；相邻划痕之间表面径向裂纹之间的相互作用；划痕亚表面横向裂纹与表面径向裂纹的相互作用。研究了微晶玻璃加工过程中多场耦合作用机理，对于磨削过程中的多磨粒作用形成的力学场及其耦合作用进行了建模和实验分析，确定了磨削过程中应力场和速度场变化对于微晶玻璃材料特性的影响，阐明了速度效应对于磨削过程中材料去除机理的影响机制。在此基础上。通过主动干预微晶玻璃和磨削液间的化学反应，更容易实现延性材料去除。在机理研究基础上进行了微晶玻璃复杂型面创成机制及方法的研究，分别对于实现非球面阵列微晶玻璃器件所需的砂轮轨迹规划、砂轮修整方法及工艺、砂轮形状检测、误差分析及补偿等技术开展了研究，实现了微晶玻璃非球面及非球面阵列器件的加工。

微晶玻璃复杂型面光学器件具有优良的热、力、光、化学性能以及高的激光损伤阈值和零膨胀性能，在国家重大工程及民用领域有着广泛的应用前景。本项目基于多磨粒交互作用机制针对光学功能微晶玻璃复杂型面纳米磨削过程中材料演变、材料去除、磨粒摩擦磨损等行为进行研究，揭示多磨粒交互作用机制下纳米尺度的材料去除机理，阐明光学功能微晶玻璃复杂型面创成机制；开发光功能微晶玻璃化学-机械动态平衡去除的新型纳米磨削方法及工艺，通过主动增强纳米磨削过程中的界面化学效应，使其与磨粒的机械去除作用达到动态平衡，从而消除因发生脆性去除而造成的表面及近表面损伤；并通过典型微晶玻璃复杂型面光学器件实验加工，完善加工机理及工艺研究，实现微晶玻璃复杂型面光学器件超精密高质量加工。本项目的研究将拓展光学功能微晶玻璃材料的应用领域，促进复杂型面光学元器件制造技术的发展。

《审计质量的影响因素及其形成机理的博弈研究:基于制度经济学视角》根据实证研究结果和相关文献结论，提出了完善审计质量控制机制的建议。

裂纹的形成是连铸过程中力学因素和冶金特性综合作用的结果，从裂纹的形成到出现，必须有作用应力，且材料本身不能承受此应力。因此，要理解连铸中各类裂纹的形成过程，就需要了解应力源和材料的高温特性，特别是延展性。而且需要指出的是，裂纹形成不见得均匀进行，可能有明显的裂纹开始和扩张阶段。下面就几种典型的表面裂纹和内部裂纹的形成机理进行分析。

连铸坯裂纹表面横向裂纹的形成机理

有证据表明，表面横向裂纹的早期形成阶段，出现在结晶器内的高温区，并且与振痕附近的偏析有关。这些区域熔点低，且由于向结晶器的热传输降低，而使温度较高，从而导致热扯裂。当碳含量达到出现包晶的程度时，表面横向裂纹增加，尽管表面横向裂纹的早期形成阶段，可能位于结晶器内，但这些缺陷变大、变多则是在结晶器之后的低温区，当其受到来自各种渠道的应力作用，特别是象铸坯矫直时那样的应力作用时，当这些应力出现在延展性差的温度范围内，表面横向裂纹很严重。由于热延展性受微合金影响强烈，所以有报道认为，这就是微合金元素影响表面横向裂纹的机理，除微合金元素析出物在表面横向裂纹的形核方面起一定作用外，振痕也有利于裂纹的扩张。这是由于振痕下的晶粒尺寸较粗大，且凹口形的几何形状也会使应力集中。

连铸坯裂纹表面纵向裂纹的形成机理

连铸坯表面纵向裂纹的产生往往与表面纵向凹陷相伴随。据认为，连铸坯表面纵向凹陷、裂纹是在结晶器弯月面附近产生，在二冷区得到扩展，因此，其根源在于钢水在结晶器内的凝固行为及其影响因素。各种原因导致的不均匀传热和不均匀凝固会造成铸坯凹陷，凹陷部位冷却和凝固速度比其他部位慢，结晶组织粗化，对裂纹敏感性强。坯壳出结晶器后受到喷水冷却和钢水静压力引起的膨胀作用，在凹陷的薄弱处造成应力集中而产生裂纹。坯壳表面凹陷越深，坯壳厚度不均匀性就越严重，纵裂出现的几率越大。

成分、结晶器状况、过热度、拉速、保护渣甚至是操作等导致的不均匀传热，都增加了铸坯产生表面纵向凹陷和裂纹的几率。

连铸坯裂纹内部裂纹的形成机理

最初在结晶器中形成的2-5mm厚的凝固壳为细小的等轴晶，之后凝固组织变为柱状晶。柱状晶的方向基本上与坯壳表面垂直，且平行于热流方向。随着凝固的进行，S,P等元素发生偏析，在固液界面前沿及枝晶之间富集。含S,P较高的晶界在大体积材料的固相线温度Tsol下仍处于液态，对于与柱状晶方向垂直的拉应力或拉应变而言，处于液相的晶界几乎没有塑性。开始出现零塑性的温度ZDT比固相线温度低30 ~ 70℃,当结晶器摩擦力引起的应力、坯壳鼓肚应力、热应力、矫直应力、以及由于导辊变形、不对中引起的附加机械应力作用于凝固前沿时，凝固界面率先沿柱状晶晶界开裂形成裂纹，并向固相扩展，同时凝固前沿富含溶质元素的钢水有可能被“抽吸”进入裂纹。这就是内裂纹有时伴随着偏折线一起出现的原因。

初始形成的裂纹沿柱状晶晶界向固相扩展，由于温度逐渐降低，塑性和强度逐渐上升，或遇到表层等轴晶区，裂纹扩展被抑制。在随后的凝固过程中，如果凝固前沿继续受到应力或应变的作用，则已形成的内裂纹将随着凝固界面的推进而连续“生长” 。

形成机理研究是一切定量分析和地质灾害防治的基础。实践表明，在解决黄土地质工程问题时，首先要合理地确定工程地质预报时所必须的工程地质力学模型，这是地质工程问题预测预报的基础，地质模型和数据的精确性决定分析结果的可靠性，离开可靠的地质模型分析任何分析方法和精度都是无意义的，初步研究表明，黄土斜坡(边坡)滑塌作用在产生机理和破坏方式上介于崩塌和滑坡之间，它具有滑动变形的机制、滑床的分布特点，又有崩落、崩塌破坏作用的产物。黄土斜坡滑塌破坏过程大致可分为三个阶段：早期后缘拉张破坏、滑体坐落、前缘强度屈服(结构剪切破坏)、坡脚鼓出阶段；快速滑动阶段；破体结构解体、崩落和堆积阶段。但目前对黄土滑塌的成灾机理和发生演化过程还需要作进一步的理论和试验分析。