激光透射連接PET薄膜與鍍鈦玻璃基片的工藝研究與數(shù)值模擬.pdf

1、在生物醫(yī)學領域,用于治療人體各種疾病的生物植入體必需利用生物相容性的材料進行連接與封裝以適應人體內復雜的生理環(huán)境。激光透射連接技術作為異種生物相容性材料連接中的一種新型連接技術,已經成為當前國內外的一個研究熱點。
　　 本文選擇具有生物相容性的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜與鍍鈦薄膜的高硼硅酸鹽玻璃片作為試驗材料。采用基于統(tǒng)計方法的試驗設計和數(shù)值模擬相結合的方法,針對0.1mmPET薄膜與0.5mm鍍鈦玻璃基片之間的激光透射連

2、接工藝進行了系統(tǒng)的研究。
　　 首先,應用振鏡掃描激光連接系統(tǒng),采用單因素工藝和基于試驗設計的響應曲面法對激光透射連接PET薄膜與鍍鈦玻璃基片的連接工藝進行了研究。通過單因素工藝研究了激光功率、掃描速度和鍍鈦薄膜的厚度等主要工藝參數(shù)對連接寬度與連接強度的影響,探討了玻璃基片的表面粗糙度對鍍鈦薄膜的粗糙度以及其連接強度的影響,得到了激光透射連接PET薄膜和鍍鈦玻璃之間的工藝參數(shù)窗口,確定了激光透射連接PET薄膜和鍍鈦玻璃基片之間合

3、理的工藝參數(shù)范圍;通過響應曲面法建立主要工藝參數(shù)與連接強度和連接寬度之間的數(shù)學模型,采用方差分析方法研究主要的工藝參數(shù)以及它們之間的相互作用對連接質量的影響,采用數(shù)值優(yōu)化方法對主要的工藝參數(shù)進行了優(yōu)化,從而為提高激光透射連接PET薄膜與鍍鈦玻璃的連接質量提供了保障。
　　 其次,使用光學顯微鏡對不同的工藝參數(shù)情況下的連接接頭形貌進行觀測并進行寬度測量,使用光學輪廓儀對玻璃鍍鈦薄膜的厚度與粗糙度進行測量,使用真彩共聚焦材料顯微鏡對

4、拉伸失效后的表面進行觀測和失效分析,使用X射線光電子能譜對PET與鍍鈦玻璃接觸界面進行化學鍵分析,發(fā)現(xiàn)在PET與鍍鈦玻璃連接界面處有Ti-C和Ti-O化學鍵的存在。從而在化學反應原理上揭示形成高質量的激光透射連接奠定理論基礎。
　　 最后,采用商業(yè)化軟件ABAQUS建立了三維熱傳導有限元模型,通過子程序DFLUX和FORTRAN語言編程實現(xiàn)超高斯型熱源的動態(tài)加載,有限元分析得到激光透射連接過程中溫度場的分布,并分析了主要工藝參數(shù)