液态金属电磁微喷行为及关键技术研究

《液态金属电磁微喷行为及关键技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据学校编码：10384学号：19920100153996lIlllrIIIlllIIIllllIY3303676詹，◆大i分类号——密级——UDC博士学位论文液态金属电磁微喷行为及关键技术研究ResearchonJettingBehaviorandKeyTechnologiesofLiquidMetalElectromagneticMicroJetting罗志伟指导教师姓名：孙道恒教授王凌云副教授专业名称：机械电子工程论文提交日期：2017年05月论文答辩时间：2017年05月学位授予日期：答辩委员会主席：评阅2017年05月．渗

2、戡。万方数据厦门大学学位论文原创性声明本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体己经发表的研究成果，均在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范(试行)》。另外，该学位论文为(孙道恒教授)课题(组)的研究成果，获得(孙道恒教授)课题(组)经费或实验室的资助，在(孙道恒教授)实验室完成。训烈黧啄聊≯驴／7年厂月2。日／、万方数据厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定

3、机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦f1A学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。(√)2．不保密，适用上述授权。(请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明

4、栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)声明人c签名，：、罗乏P彬≥9l，

5、年^；其29日j万方数据摘要非接触式液体微滴喷射技术相比传统接触式点胶技术具有速度高、质量好、成本低及应用范围更广等优势，在微电子封装工业中得到了广泛应用，使点胶技术从接触式往非接触式微喷技术发展。液态金属微滴喷射技术可以很好的满足电子封装工艺的新需求，并在金属3D打印、生理电极、液态金属生物材料等领域具有巨大的应用前景。采用何种微喷技术提高液态金属微喷的稳定性和金属微滴的均匀性是目前研究的重点，也是金属微喷技术走向工业应用的前提。本文提出了液态金属电

6、磁微喷技术方案，针对低温液态金属微喷规律调控、喷射行为与控制等方面展开研究，并探索液态金属电磁微喷技术在电子封装、3D打印等领域的应用。为了验证液态金属电磁微喷技术的可行性，以常温液态金属水银为喷射材料，设计制作了电磁微喷阀，搭建了微喷实验平台，开展了点阵喷印、图案化喷印、喷射行为、频率测试、电流脉宽测试等实验。从实验来看，常温液态金属微喷平台工作稳定，最高喷射频率可达204．5Hz，液滴直径平均偏差为2．27％均匀性较好，喷射最小金属液滴直径为529in，验证了液态金属电磁微喷技术的可行性，同时也展现了电磁微喷技术在喷射频率、稳定性等

7、方面的优越性。针对液态金属电磁微喷过程中通电金属流体行为，采用正交数值仿真分析对多场耦合电磁微喷金属流体行为进行了研究，以便对微喷阀结构进行优化、对微喷行为更好的调控。通过实验与理论分析，确定了电磁微喷阀中通电流体的电场、磁场、流场的边界条件，分别对通电金属流体的电场、磁场进行单场仿真，获得磁场与电流密度分布情况，再把电流密度作为磁场的载荷仿真获得金属流体中获得的洛伦兹力场，进而把洛伦兹力场作用于流体内部，仿真获得流体的流变过程。对3种流道微喷阀仿真模型进行多场耦合分析，获得性能较好的底锥型流道设计，在此基础上对关键尺寸进行正交组合，仿

8、真9种正交组合尺寸模型，获得影响电磁微喷阀出口压力的主要因素是电极间距，其次是金属液槽宽度，而液槽高度属于较为次要的因素。在考虑到工时的情况下获得最佳尺寸组合为电极间距36ram、液槽宽度4mm、液槽高度46ram，同时对3种喷嘴结构进行流体仿真，获得压万方数据液态金属电磁微喷行为及关键技术研究力损失较小的锥形喷嘴结构。整个数值仿真分析工作，为液态金属电磁微喷阀的设计提供了理论依据。设计开发了焊锡电磁系统，集成了电磁微喷阀、三维移动平台、图像识别与定位、大电流脉冲控制、温度控制、气压控制等模块，使整个焊锡电磁微喷系统正常运转，形成实验样

9、机。在此基础上，开展了焊锡电磁微滴喷射规律的实验研究，通过液滴形成机理与锡液射流过程分析，了解金属液滴喷射行为。考察了温度、电极间电压、电流、脉冲电流脉宽、喷嘴直径、收集板间距等调控参数对电磁微喷行为的影响