磁頭-磁盤界面?zhèn)鳠崽匦苑治雠c磁頭飛行特性實驗研究.pdf

1、磁存儲硬盤由于其存儲容量大、速度快和安全性能高等特點而被廣泛應(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。本文主要是對磁頭/磁盤界面壓力分布和熱傳遞進行了數(shù)值分析以及對磁頭飛行特性進行了實驗研

2、究。
　　當(dāng)磁頭與磁盤之間的間隙達到納米級的時候，磁頭磁盤間的氣體已不再是連續(xù)的，此時必須考慮氣體稀薄效應(yīng)對磁頭/磁盤界面的氣膜潤滑的影響。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行了比較。本論文數(shù)值分析步驟為：1）運用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/俯仰角對壓力分布和傳熱特性具有相同的影響趨勢,而外界環(huán)境變量如環(huán)境壓力/

4、邊界溫度對壓力分布和傳熱特性具有不同的影響趨勢。
　　近年來，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磁頭可以通過加熱內(nèi)嵌熱阻單元產(chǎn)生局部熱凸起，從而進一步減小磁頭讀寫單元與磁盤表面的距離。磁存儲硬盤在工作過程中，外界環(huán)境因素，例如環(huán)境壓力、磁盤轉(zhuǎn)速都會影響該系統(tǒng)的飛行特性。實驗采用專用實驗設(shè)備─HDF(Head Disk Flyability) Tester，就環(huán)境壓力

5、和磁盤轉(zhuǎn)速對磁頭滑塊降落起飛的影響進行了實驗研究。對于給定不同環(huán)境壓力的情況下，聲發(fā)射（AE）信號用來檢測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）時的磁盤轉(zhuǎn)速。對于給定不同磁盤轉(zhuǎn)速的情況下，AE信號用來確定滑塊降落和起飛時的環(huán)境壓力。通過觀察實驗現(xiàn)象和分析實驗數(shù)據(jù)，結(jié)果表明：磁頭發(fā)生起飛時的磁盤轉(zhuǎn)速隨著環(huán)境壓力的增加而逐漸減低，而磁頭發(fā)生降落時的磁盤轉(zhuǎn)速基本不變；磁頭發(fā)生降