磁頭-磁盤界面?zhèn)鳠崽匦苑治雠c磁頭飛行特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、磁存儲(chǔ)硬盤由于其存儲(chǔ)容量大、速度快和安全性能高等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。為了獲得較高的磁記錄密度，磁頭和磁盤間的間隙（飛行高度）越來(lái)越小，已經(jīng)減小到幾納米。在這極小的間隙下，粗糙的滑塊和/或磁盤會(huì)產(chǎn)生磨損、摩擦、讀/寫單元磁退化和碰撞，從而影響其壓力分布、熱傳遞和磁頭飛行特性。因此對(duì)于帶有缺陷的磁頭/磁盤界面的壓力分布、熱傳遞以及磁頭飛行特性的研究尤為重要。本文主要是對(duì)磁頭/磁盤界面壓力分布和熱傳遞進(jìn)行了數(shù)值分析以及對(duì)磁頭飛行特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研

2、究。
　　當(dāng)磁頭與磁盤之間的間隙達(dá)到納米級(jí)的時(shí)候，磁頭磁盤間的氣體已不再是連續(xù)的，此時(shí)必須考慮氣體稀薄效應(yīng)對(duì)磁頭/磁盤界面的氣膜潤(rùn)滑的影響。本文基于本課題組提出的Reynolds方程線性流率（LFR：linearized flow rate）模型，研究了帶有微觀缺陷的磁頭磁盤界面的壓力分布和傳熱特性，并且將LFR模型和二階模型以及FK模型得出的模擬結(jié)果，包括壓力分布和熱通量分別進(jìn)行了比較。本論文數(shù)值分析步驟為：1）運(yùn)用LFR模型的

3、Reynolds方程求解帶有缺陷的磁頭/磁盤界面的壓力分布；2）基于能量方程，把壓力分布作為已知條件求解出溫度分布；3）采用傅里葉定理，利用已得到的溫度為已知條件計(jì)算熱通量。在本文中，基于LFR模型分別研究了外界環(huán)境變量（環(huán)境壓力、邊界溫度）和自身變量（磁盤轉(zhuǎn)速、缺陷尺寸、俯仰角）對(duì)磁頭/磁盤界面壓力分布和傳熱特性的影響。模擬結(jié)果表明：自身變量如磁盤轉(zhuǎn)速/缺陷尺寸/俯仰角對(duì)壓力分布和傳熱特性具有相同的影響趨勢(shì),而外界環(huán)境變量如環(huán)境壓力/

4、邊界溫度對(duì)壓力分布和傳熱特性具有不同的影響趨勢(shì)。
　　近年來(lái)，熱控飛高（TFC）滑塊被應(yīng)用到增加磁記錄密度，磁頭和磁盤之間的間隙已經(jīng)減小到1-2 nm左右。TFC磁頭可以通過(guò)加熱內(nèi)嵌熱阻單元產(chǎn)生局部熱凸起，從而進(jìn)一步減小磁頭讀寫單元與磁盤表面的距離。磁存儲(chǔ)硬盤在工作過(guò)程中，外界環(huán)境因素，例如環(huán)境壓力、磁盤轉(zhuǎn)速都會(huì)影響該系統(tǒng)的飛行特性。實(shí)驗(yàn)采用專用實(shí)驗(yàn)設(shè)備─HDF(Head Disk Flyability) Tester，就環(huán)境壓力

5、和磁盤轉(zhuǎn)速對(duì)磁頭滑塊降落起飛的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)于給定不同環(huán)境壓力的情況下，聲發(fā)射（AE）信號(hào)用來(lái)檢測(cè)滑塊與磁盤之間的接觸，以確定滑塊在降落（touch-down, TD）和起飛（take-off, TO）時(shí)的磁盤轉(zhuǎn)速。對(duì)于給定不同磁盤轉(zhuǎn)速的情況下，AE信號(hào)用來(lái)確定滑塊降落和起飛時(shí)的環(huán)境壓力。通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明：磁頭發(fā)生起飛時(shí)的磁盤轉(zhuǎn)速隨著環(huán)境壓力的增加而逐漸減低，而磁頭發(fā)生降落時(shí)的磁盤轉(zhuǎn)速基本不變；磁頭發(fā)生降