确定性磁射流抛光技术

介绍一种新型的磁场辅助稳定射流的确定性精密抛光技术--磁射流抛光技术.磁射流抛光利用局部外加轴向磁场固化含有磨料的磁流变液射流束,产生准直的硬化射流束进行相对远距离的确定性精密抛光.介绍该工艺的工作原理,其次定性分析了聚束射流形成的原因,通过一系列试验验证了该工艺精密抛光深凹表面的可行性,还进行磁射流去除波纹度的试验研究,基于计算机控制光学表面成形技术进行去除函数的优化计算.试验结果表明磁射流集束性好,对于抛光距离不敏感,因此在高陡度的凹形光学零件和内腔等复杂形面的确定性精密抛光中具有潜在的独特优势.     

磁射流抛光时几种工艺参数对材料去除的影响

研究了磁射流抛光时几种工艺参数对材料去除的影响。首先介绍了磁射流抛光的原理和实验装置,然后从实验出发研究了磁射流抛光中材料的去除。利用标准的磁流变液进行了一系列定点抛光实验。重点研究了冲击角、工作距离、射流速度和磁场强度对抛光区形状和去除量的影响,获得了相应的关系曲线。运用计算流体力学方法分析了材料去除机理。为进一步研究磁射流抛光的各种参数的最佳匹配,实现磁射流抛光的数控加工奠定了基础。     

高陡度非球面光学元件加工技术研究

高陡度非球面光学元件因形状特点,其毛坯成形、研磨和抛光等加工技术难度远高于传统的球面元件.其加工过程中根据不同材料和不同加工阶段分别应用化学气相沉积(CVD)精密复制方法、单点金刚石车削(DPT)、金刚石磨削、确定性微研磨(DMG)、磁流变抛光(MRF)和射流抛光等先进制造技术.分析高陡度非球面光学元件的形状特征,重点讨论高陡度非球面光学元件的加工技术及关键工艺,针对凹面抛光加工等技术难点做出工艺分析.     

超精密纳米胶体射流抛光试验研究

综合考虑了工件表面原子的微观状态,利用纳米颗粒特殊的高比表面能和高吸附特性,提出了一种可实现工件表面原子级去除的纳米胶体射流抛光方法.利用碱性胶体中纳米颗粒与工件的表面反应,设计了可实现超精密表面加工的纳米胶体射流抛光系统,并利用该系统对K9玻璃进行抛光.试验结果表明,纳米胶体射流抛光可实现超精密光学表面的抛光,抛光后表面粗糙度Ra小于1nm.     

磨料射流抛光中各工艺参数对材料去除率及抛光区形貌的影响

介绍了磨料射流抛光的工作原理,并从试验出发,针对射流抛光技术的主要工艺参数(入射角度、射流速度、入射距离、抛光液浓度和工作时间等)对抛光特性的影响进行了试验研究.分析了各工艺参数与抛光效率和抛光点形貌的影响关系,从而获得了最佳工艺参数.在此基础上,对一平面K9光学玻璃进行了抛光试验,抛光速率约为30nm/min,抛光区粗糙度小于2.5nm.研究结果为磨料射流抛光加工的进一步研究提供了一定的帮助.     

MoS2/Zr复合涂层高速钢刀具的切削性能研究

综合考虑了工件表面原子的微观状态,利用纳米颗粒特殊的高比表面能和高吸附特性,提出了一种可实现工件表面原子级去除的纳米胶体射流抛光方法。利用碱性胶体中纳米颗粒与工件的表面反应,设计了可实现超精密表面加工的纳米胶体射流抛光系统,并利用该系统对K9玻璃进行抛光。试验结果表明,纳米胶体射流抛光可实现超精密光学表面的抛光,抛光后表面粗糙度Ra小于1nm。      

纳米胶体自激脉冲空化射流抛光技术

为了满足光学复杂曲面的精密、高效加工,提出一种利用空化效应促进射流加工效率的光学表面加工方法——纳米胶体自激脉冲空化射流抛光,并研制了加工系统。采用流体动力学对纳米胶体自激脉冲空化射流抛光中的喷射过程进行了仿真,获得了周期为0.3s的自激脉冲射流典型时刻下加工流场的流体动、静压力、速度、空化效应分布规律。进行了纳米胶体自激脉冲空化射流抛光试验,结果表明该系统能够产生效果良好的自激脉冲空化射流。采用该方法对单晶硅表面进行加工可以得到表面粗糙度为Ra0.904nm(Rms1.225nm)的超光滑表面,此加工表面粗糙度质量与相同加工条件下的普通纳米胶体射流抛光相当,但其加工效率较普通纳米胶体射流抛光能够提升20%左右,能够满足光学表面高效精密加工的需要。     

磁辅助超精密加工技术

综述了磁辅助超精密加工的研究现状，介绍了磁性研磨、磁流变抛光、磁辅助电化学加工、磁粒喷射加工、磁性浮体抛光的原理及典型加工设备，并分析了磁辅助超精密加工技术的发展趋势。     

磁流变抛光装置中的磁路和磁屏蔽设计

利用磁流变抛光（MRF）技术对光学零件进行加工是一项极具前景的超精密加工技术。在论述磁流变抛光基本原理的基础上,详细讨论了该装置设计过程中的磁路设计,使抛光区产生足够的磁场强度;同时分析和验证了磁流体循环系统中的磁屏蔽技术设计。这些方法对磁流变抛光装置的工程应用有很好的参考价值。     

磁流变抛光的确定量加工模型与影响因素

根据抛光区内的受力分析，建立了磁流变超精密抛光的确定量加工模型，并通过工艺实验予以证明。研究了磁流液在磁场作用下的成核特点，分析了各工艺参数对磁流变抛光的材料去除率及表面粗糙度的影响规律。     

冲击角度对射流抛光中材料去除的影响

射流抛光技术能够获得原子级粗糙度和无损伤表面,已成为最具发展潜力的超光滑表面加工技术之一,而冲击角度是影响抛光效果的一个重要参数。利用自主研制的射流抛光实验机,通过定点冲击实验,研究不同冲击角度下的被加工表面材料去除形貌及去除量。实验结果表明,随着冲击角度的减小,材料去除形状愈发不对称,材料去除率逐渐降低,而最大去除深度出现非单调变化。结合冲击射流流场分布和颗粒碰撞角度的变化,分析冲击角度对材料去除特性的影响机制,发现射流冲击角度对材料去除的影响主要归因于射流中颗粒碰撞角度及颗粒碰撞次数的变化;颗粒碰撞角度越大,碰撞次数越多,则材料去除量越大;两者的综合作用影响着材料去除量及材料去除分布。     

Chemical polishing of palladium for transmission electron microscopy

Chemical polishing methods for thinning palladium for TEM are reviewed. The quality of the foils produced by the different solutions is compared and the possible influence of hydrogen absorption on the microstructure is discussed.     

Facility for rapid preparation of silicon and silicide TEM specimens

A simple chemical jet polishing arrangement, for the thinning of semiconductors or metals for transmission electron microscopy (TEM), is described for the specific case of silicon and silicides. The effect of variation in three mechanical parameters on the profile and quality of the specimen is described, and the optimum conditions are determined. A proposed polishing solution is one part 48% HF mixed with one part fuming HNO₃. Reproducibility is only achieved in the presence of a relatively large concentration of nitrous acid in the polishing solution. The solution must also be relatively concentrated, as the reaction rate falls off rapidly with decreasing concentration.     

基于喷射抛光实验研究结果的异形抛光实验台设计

介绍了标准的液体喷射抛光实验,提出了近壁面附近固液两相流中的颗粒作用导致的流体摩擦剪切去除材料的机制假设,然后通过实验研究了抛光时间、样品表面初始粗糙度、喷头形状、喷射距离、喷射压力和pH值对抛光结果的影响。结果表明,抛光结果随时间趋于稳定并与初始粗糙度无关,圆形喷头比扇形喷头抛光效率高,喷射距离和压力影响一致,pH值越低影响越大。最后基于理论假设和实验结果设计了一个可以用于精密光学制造中异形表面抛光的实验装置。     

Parameters optimization on surface roughness improvement of Zerodur optical glass using an innovative rotary abrasive fluid multi-jet polishing process

With the advance of contemporary technology, high precision surface finishing techniques for optical glasses are of great concern and developing to meet the requirements of the effective industrialized processes. Not only the used tools but also process parameters have great influence on the surface roughness improvements. In this paper, surface roughness improvement of Zerodur optical glass using an innovative rotary abrasive fluid multi-jet polishing process has been presented. For the same purpose, a tool for executing ultra precision polishing was designed and manufactured. Taguchi's experimental approach, an L₁₈ orthogonal array was employed to obtain the optimal process parameters. ANOVA analysis has also been carried out to determine the significant factors. It was observed that about a 98.33% improvement on surface roughness from (R_a) 0.360 μm to (R_a) 0.006 μm has been achieved. The experimental results show that a surface finished achieved can satisfy the requirements for optical-quality surface (R_a < 12 nm). In addition, the influence of significant factors on surface roughness improvement has been discussed in this study.