规则表面形貌的表征-论文.pdf

《规则表面形貌的表征-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、2014年5月汕头大学学报(自然科学版)第29卷第2期May．2014JournalofShantouUniverslty(NaturalScience)VoI．29No．2文章编号：1001．4217(2014)020035—08规则表面形貌的表征马春华，刘毅，黄云驰，程鹤登，韩逸山，朱星星，叶伟斌，王江涌(汕头大学理学院，广东汕头515063)摘要：量子点与超晶格等有序结构呈现规则的表面形貌，它们的特性与表征表面粗糙度的参数密切相关．本文说明了如何利用单值周期函数对这些规则表面形貌进行模拟，并分析了其高度分布函数，以及给出了高度分布函

2、数与单值函数导数变化的关系．关键词：规则表面形貌；有序结构；高度分布函数；表面粗糙度；单值函数中图分类号：TG84；TG391；O485文献标志码：AO引言随着现代科技的高速发展，对材料表面性能，如抗磨损、抗辐射、抗腐蚀等的要求日益提高，使得材料表面处理技术得以广泛地发展．如何合理地对表面形貌进行表征，并进行定量分析就成为评估表面处理结果的重要一环．本文致力于实现各种规则表面形貌的模拟和定量表征，探讨不同规则表面形貌及其表征参数间的内在关系，并在此基础上，进一步探讨了如何确定不同规则表面形貌的高度分布函数，以及由此获得的表征表面形貌的各种

3、参数．1材料表面形貌的表征工业生产技术的需求使得材料表面粗糙度的评定由定性逐渐趋向定量．起初，表面粗糙程度主要凭感官粗略地评价．有时由于精度的需要，人们会借助光学显微镜进行对比分析．20世纪20年代末，德、美等国出现了轮廓记录仪，同时也出现了光切式显微镜和干涉显微镜等用光学方法来测量表面微观不平度的仪器，为定量评定表面粗糙度创造了条件．随后，根据算数平均高度(。)或均方根粗糙度(。)的大小，工业上广泛采用三角符号组合来划分粗糙度的等级[1】．到4O年代，表面粗糙度的评定逐渐走向标准化，美国、前苏联和德国等先后制定了国家标准．这些标准中都采

4、用了中线制，虽然具体参数各有不同，但多以尺。或兄为基本参数[4—61．为促进该领域国际间的交流合作，国际标准化组织制定了统一的标准．目前最新的标准为ISO4287：《产品几何技术规范(GPS)表面结构：轮廓法术语、定义和表面结构参数》(1997版)．2000年，中国据此标准制定了GB—T3035—2000代替GB—T3505—1983．收稿日期：2013—11—13作者简介：马春华(1990一)，男，广东茂名人．E—mail：13794117097@163．com汕头大学学报(然科学版)第29巷这个际标准通过滤波法和中线制将表面粗糙度参数

5、分为3类，分别表高度特性、fHJ距特性以及形状特性_7】．近10年来，牛产l岂的精度和集成度不断提高，加测址技术干¨汁机处技小=的不断进步，新的表方法不断涌现，其巾有代表性的足分形法】、Mo!if法_“及功能参数集法⋯．但分肜法没仃考虑表面的功能特性，分形参数不能唯一确定，li．小足所的表面都具仃分形结构．Motif法从表面原始信息}fJ发，将峰倩仃条件地合Ji：，仪用7个参数就【】f本表表面的特性，但合并条件缺乏理论依掂，H合并：条件3维ll没有统～．功能参数集法只是经验地对某类表面进行片面的表，适应性远远够嗽．总体来说，罔内外×、f表

6、面形貌的表征主要存在儿方面问题．首先，表面轮廓的随机性导致测量的确定性，对表面的描述很难准确全面。'1．其次，多干叶，表征参数的定义导致参数爆炸使得对表面形貌的表征参差不齐且效率不高．还有，测基准的趁、仪器分辨率干¨测量上。表面的相作用造成测得的参数存在明显差异．最重要的足，表向糙度参数难以准确地和材料的表面功能准确对应．通常参数的对比rf1研究粗糙度埘能的影响．2表面形貌的表征参数及高度分布函数2．1表面形貌的表征参数表面形貌的表征参数约40多个l4l，可分为4大类：高度特性、间距特性、形状特性和功能特性(如1所示)．距特性反映位置关系

7、，主要研究峰或谷之间的距离．形状特性，主要表征彤貌的曲率特性．功能特性，如表血f支承指数，是为便j评估机械I业研究零件性能引入．对于用周期性值函数描述规则的表冬4l宏观表的微观特什面形貌而高‘，表面形貌的峰数／谷数等渚多参数不是研究的重点，要以R和表肜貌偏离基准线的度，用峰态()和偏斜度()分析数据的高度分布聚散程度．这4个参数小仅～NaH‘．《见地存高度分数叶l体现，且可通过数值计算削妾获得．2．1．1算术平均高度()算术平均高度定义为：在一段取样长度内，样品表面的平均绝对高度卡H刈：T：样r表向整体平均高度的偏差值．数学表达式为：一)

8、I．(I)2．1．2均方根粗糙度()均方根(roolmeanSquare，I{MS)粗糙度丧荇各丧面高度的贞献值的标准偏．陔参数从统计而来说，埘捕述材料表向籼糙度仃着审要的作JIJ，广1．衷f