磁頭-磁盤(pán)界面摩擦學(xué)特性影響因素分析及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、為了滿足人們對(duì)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)容量的需求，將磁盤(pán)的存儲(chǔ)密度提高到100Gbit/in2,磁頭和磁性媒介之間的空間(HMS)不可避免地要進(jìn)一步的減少。但HMS的減少意味著飛行高度的降低，在極低的飛行高度下，磁盤(pán)表面形貌會(huì)影響磁頭飛行的穩(wěn)定性，而由于磁頭讀取數(shù)據(jù)的工作特性，在讀取數(shù)據(jù)的啟停階段，磁頭與磁盤(pán)的接觸碰撞的不可避免。因此研究磁盤(pán)表面形貌對(duì)磁頭磁盤(pán)界面空氣軸承潤(rùn)滑性能的影響以及磁盤(pán)界面在接觸過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)和摩擦學(xué)性能,對(duì)提高磁頭

2、/磁盤(pán)界面工作性能具有重要的參考意義。
　　本文在連續(xù)性方程和N-S方程的基礎(chǔ)上，利用F-K模型對(duì)磁頭/磁盤(pán)界面稀薄氣體的雷諾方程進(jìn)行修正。在修正雷諾方程的基礎(chǔ)上引入了磁盤(pán)表面粗糙度，在不同的粗糙度模式下建立了平板型和雙軌型磁頭滑塊模型。利用有限元法對(duì)磁頭滑塊承載面的壓力分布進(jìn)行了求解，對(duì)比分析了不同的粗糙模式以及飛高、波數(shù)對(duì)空氣軸承性能的影響，并比較了磁頭滑塊形貌對(duì)壓力分布的影響。
　　建立了磁頭滑塊和磁盤(pán)接觸碰撞的簡(jiǎn)化模

3、型。在準(zhǔn)靜態(tài)的條件下，對(duì)剛性半球與磁盤(pán)多層體半彈性空間的接觸滑動(dòng)進(jìn)行了仿真分析。對(duì)比分析了純擠壓和滑動(dòng)接觸下磁盤(pán)多層體von Mises應(yīng)力、拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、剪應(yīng)力的大小和分布變化，得出了滑動(dòng)條件所引起磁盤(pán)塑性屈服的主要原因。針對(duì)于不同的磁頭磁盤(pán)的接觸條件，討論了磁頭接觸半徑，磁頭磁盤(pán)間的摩擦系數(shù)以及擠壓深度對(duì)接觸過(guò)程中各項(xiàng)應(yīng)力大小以及分布的影響，研究了磁盤(pán)界面的塑形。
　　利用納米壓痕儀、原子力顯微鏡、接觸角測(cè)量?jī)x、拉曼光譜儀、

4、摩擦磨損儀等相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)磁盤(pán)界面性能進(jìn)行了研究。采用接觸角測(cè)量?jī)x對(duì)磁盤(pán)表面潤(rùn)滑劑的接觸角進(jìn)行了測(cè)量，表征了磁盤(pán)表面的潤(rùn)濕性。利用原子力顯微鏡研究了接觸半徑以及磁盤(pán)表面粗糙度對(duì)粘著力的影響，探究了引起粘著力變化的原因。研究了原子力探針和磁盤(pán)表面的摩擦行為，分析了不同的掃描速度和法向載荷對(duì)摩擦力的影響。利用納米壓痕儀對(duì)磁盤(pán)的彈性模量和硬度進(jìn)行了測(cè)試，為有限元模型參數(shù)的選取提供了參考。最后利用摩擦磨損儀對(duì)磁盤(pán)界面潤(rùn)滑劑和DLC層的磨損行為