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

1、為了滿足人們對硬盤驅(qū)動器存儲容量的需求，將磁盤的存儲密度提高到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，磁盤表面形貌會影響磁頭飛行的穩(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，磁頭與磁盤的接觸碰撞的不可避免。因此研究磁盤表面形貌對磁頭磁盤界面空氣軸承潤滑性能的影響以及磁盤界面在接觸過程中的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)和摩擦學(xué)性能,對提高磁頭

2、/磁盤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模型對磁頭/磁盤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。利用有限元法對磁頭滑塊承載面的壓力分布進(jìn)行了求解，對比分析了不同的粗糙模式以及飛高、波數(shù)對空氣軸承性能的影響，并比較了磁頭滑塊形貌對壓力分布的影響。
　　建立了磁頭滑塊和磁盤接觸碰撞的簡化模

3、型。在準(zhǔn)靜態(tài)的條件下，對剛性半球與磁盤多層體半彈性空間的接觸滑動進(jìn)行了仿真分析。對比分析了純擠壓和滑動接觸下磁盤多層體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，得出了滑動條件所引起磁盤塑性屈服的主要原因。針對于不同的磁頭磁盤的接觸條件，討論了磁頭接觸半徑，磁頭磁盤間的摩擦系數(shù)以及擠壓深度對接觸過程中各項(xiàng)應(yīng)力大小以及分布的影響，研究了磁盤界面的塑形。
　　利用納米壓痕儀、原子力顯微鏡、接觸角測量儀、拉曼光譜儀、

4、摩擦磨損儀等相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備對磁盤界面性能進(jìn)行了研究。采用接觸角測量儀對磁盤表面潤滑劑的接觸角進(jìn)行了測量，表征了磁盤表面的潤濕性。利用原子力顯微鏡研究了接觸半徑以及磁盤表面粗糙度對粘著力的影響，探究了引起粘著力變化的原因。研究了原子力探針和磁盤表面的摩擦行為，分析了不同的掃描速度和法向載荷對摩擦力的影響。利用納米壓痕儀對磁盤的彈性模量和硬度進(jìn)行了測試，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磁盤界面潤滑劑和DLC層的磨損行為