压电高温氧化铝陶瓷辊棒驱动三自由度微操作手的研究与应用

　　国内生产的氧化铝管壳由于采用氧化铝粗粉为原料，产品的晶粒粗大、机械强度较低、加工量较大、烧成温度偏高、成品率低.提高国产氧化铝管壳的质量和档次的关键是低成本使氧化铝耐高温陶瓷管壳微晶化.采用自制的亚微米(平均粒径1μm)无硬团聚氧化铝粉，Al2O3含量为97.59%，减少高温出现的液相量及低温快烧工艺(1600℃，保温1h)，制备的微晶氧化铝管壳，其陶瓷晶粒的平均粒径为6μm，晶粒分布比较均匀，加工量远远低于国产粗晶粒氧化铝管壳.基于机构、驱动、检测一体化的设计思想，研制出压电耐高温陶瓷管驱动的三自由度微操作手，研究了微操作手的建模、驱动与位置检测，给出了静力学建模公式，研制出双极性压电陶瓷驱动电源、微位移检测电路，并构成高精度位置闭环控制系统，实现了纳米级微动定位。最后以微操作手为核心构成微操作机器人系统，通过微操作手的微动调整，成功完成了直径为0.2mm轴孔零件的微装配任务。

　　为增大沸石膜的渗透通量，采用水热合成法将两段80mm长、孔径为3～5μm的α-Al2O3耐高温陶瓷管分别置于40cm长的晶化釜釜顶与釜底，重复多次涂膜，合成出了无缺陷的沸石膜.XRD、SEM及气体渗透表征表明，该膜确为NaY沸石分子筛膜.在釜顶合成的膜较薄，约为5μm;釜底合成的膜较厚，约为12μm.膜在焙烧去除结晶水的过程中，并未产生明显缺陷.釜顶合成的膜的渗透通量要比釜底合成的膜的渗透通量大1个数量级.在室温下，釜顶合成的膜对H2、N2渗透流率分别为7.95×10-6和2.56×10-7mol.s-1.m-2.Pa-1.H2/N2、H2/C3H8的选择因数分别达到3.13和12.24，可用于相关气体的分离.采用动态水热法在α-Al2O3耐高温陶瓷管载体内表面合成出致密的NaA分子筛膜.利用SEM、XRD和单组分气体渗透等方法对NaA分子筛膜表征.由XRD确定合成出的为NaA分子筛膜;由SEM照片观察到分子筛膜表面平整，分子筛晶粒均匀，膜厚约为20μm;通过单组分气体渗率测得H2/N2和H2/C3H8的理想分离因数分别为3.38和4.87，达到了Knudsen扩散机制的水平.

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