85Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的耐磨损性能研究

通过控制无压埋烧条件制备了85Al2O3/SiC纳米复合陶瓷,重点研究了纳米碳化硅对复合陶瓷耐磨损性能的影响.结果表明,纳米复合陶瓷表现出显著优于基体材料的表面耐磨损特性.SEM分析表明,纳米碳化硅的加入使材料的磨损去除机制发生了改变,由大范围的深层晶粒拔出变为小尺寸的浅层去除和塑性变形.     

85Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的耐磨损性能研究

通过控制无压埋烧条件制备了85Al2O3/SiC纳米复合陶瓷,重点研究了纳米碳化硅对复合陶瓷耐磨损性能的影响.结果表明,纳米复合陶瓷表现出显著优于基体材料的表面耐磨损特性.SEM分析表明,纳米碳化硅的加入使材料的磨损去除机制发生了改变,由大范围的深层晶粒拔出变为小尺寸的浅层去除和塑性变形.     

碳化硅陶瓷密度对光学镜面加工质量的影响

采用传统机械加工方法研究了碳化硅陶瓷密度对光学镜面加工质量的影响,指出碳化硅陶瓷密度对光学镜面加工质量有一定影响,但在一定密度范围内,通过改善光学镜面加工工艺均可得到较好的表面质量.通过对加工机理的分析得出,在碳化硅陶瓷光学镜面加工过程中,材料去除方式与磨粒尺寸有关,选择适当的磨粒尺寸可实现材料去除方式由晶粒去除向延性去除的转变,从而有效地降低表面粗糙度.     

基于分子动力学的压力对纳米抛光碳化硅的影响分析

本文运用分子动力学基本原理建立了金刚石磨粒抛光碳化硅工件的三维模拟模型,对线性增大抛光压力时系统势能、碳化硅工件的温度与材料去除量的变化规律进行了深入分析。研究结果表明:随着抛光压力的线性增加,系统势能和工件温度首先明显增大,然后增速变得缓慢,最后趋于动态平衡的状态,工件表面的材料去除形式由压实去除转变为犁沟去除,直至大变形切削过程,工件表面的原子去除数量近似指数函数变化。     

氧化铝陶瓷的精密抛光性能研究

为考察氧化铝陶瓷的精密抛光性能,将氧化铝陶瓷试片置于陶瓷工作环与研磨盘间进行研磨试验。用120目砂纸初磨试样,使试片原始表面粗糙度为1.49μm;使用碳化硅研磨液抛光,抛光过程中改变研磨液的浓度、粒径、载质量、转速及时间,并观察不同参数下氧化铝陶瓷试片的抛光效果。试验结果表明:采用粒径2μm的碳化硅磨粒,在轴向载质量为9 kg、磨盘转速为90 r/min、研磨液浓度为35%的工艺条件下连续研磨50 min,可使氧化铝陶瓷的表面粗糙度从初始的1.49μm迅速下降至0.22μm,表面质量改善率达到85%。在SEM电子显微镜及3D表面轮廓仪下观察,其试片表面由原先凹凸不平的粗糙表面变成平坦如镜的光滑表面,验证了氧化铝陶瓷材料良好的精密抛光加工性能。     

超声复合磨料振动抛光方法有限元分析与实验

为研究超声复合磨料振动抛光方法对工件表面材料去除量与工件表面粗糙度的影响,分析了超声复合磨料振动抛光方法;并利用ANSYS Workbench软件分别分析了超声振动条件下和超声复合磨料振动条件下工件表面结构与应力变化情况,同时在超声复合磨料振动条件下通过实验验证超声复合磨料振动抛光技术对工件表面材料去除量与工件表面粗糙度的影响程度。结果表明:超声复合磨料振动条件下工件表面位移小于超声振动条件下的工件表面位移,超声复合磨料振动条件下工件表面应力大于超声振动条件下的工件表面应力;在超声复合磨料振动条件下,影响工件表面粗糙度最显著的因素是磨料质量分数,影响工件表面材料去除量最显著的因素是抛光时间,且磨料质量分数为30%、抛光时间为4 h时,抛光效果最佳。     

A向蓝宝石化学机械抛光研究

以纳米氧化铝为磨料对A向蓝宝石进行化学机械抛光,实验中考察了磨料浓度、磨料粒径、抛光时间、抛光压力以及NH₄F浓度等因素对A向蓝宝石的材料去除速率和表面粗糙度的影响。利用原子力显微镜（AFM）检测抛光后A向蓝宝石的表面粗糙度,系统分析抛光过程中各影响因素,优化实验条件,结果表明:当抛光液中磨料质量分数为1%、磨料粒度尺寸为50nm、抛光时间为40 min、抛光压力为16.39 kPa、NH₄F质量分数为0.6%、pH=4.0时,抛光后材料去除速率（MRR）为18.2 nm/min,表面粗糙度值R_a 22.3 nm,抛光效果最好。      

碳化硅晶体电化学机械抛光工艺研究

针对碳化硅晶体抛光效率低的问题,研究碳化硅晶体的电化学机械抛光工艺,对比NaOH、NaNO₃、H₃PO₄ 3种电解液电化学氧化碳化硅晶体的效果。选用0.6 mol/L的NaNO₃作为电化学机械抛光过程的电解液,使用金刚石–氧化铝混合磨粒,通过正交试验研究载荷、转速、电压、磨粒粒径对电化学机械抛光碳化硅晶体的表面质量和材料去除率的影响。采用优选的试验参数进行抛光试验,结果表明:在粗抛阶段可实现20.259 μm/h的高效材料去除,在精密抛光阶段可获得碳化硅表面粗糙度S_a为0.408 nm的光滑表面。      

基于分子动力学仿真的纳米胶体射流抛光材料去除机理

利用分子动力学模拟了纳米Si O2颗粒与单晶硅(100)表面的碰撞过程,以此来分析纳米胶体射流抛光的材料去除机理。仿真结果显示:粒径为7 nm的Si O2颗粒其速度在50 m/s时,与单晶硅工件表面的碰撞作用不会引起工件表面的原子排布的变化;而若要使碰撞对单晶硅工件表面原子排布产生影响,纳米Si O2颗粒的速度需大于250 m/s。以单晶硅工件为加工对象进行了纳米胶体射流抛光加工试验。利用激光拉曼光谱对加工前后单晶硅工件表面原子排布状况进行了比较,其结果与分子动力学仿真结果吻合。利用X射线光电子能谱,研究了加工前后纳米Si O2颗粒与单晶硅工件表面原子之间化学键的变化。通过仿真和试验得出:纳米胶体射流抛光中,纳米颗粒碰撞所产生的机械作用不能直接去除工件材料,材料的去除是纳米颗粒与工件表面之间机械作用和化学作用的共同结果。     

单晶碳化硅的电磁场励磁大抛光模磁流变抛光

目的 研发一种高精高效单晶碳化硅表面抛光技术。方法 采用电磁场励磁的大抛光模磁流变抛光方法加工单晶碳化硅，利用自制的电磁铁励磁装置与磁流变抛光装置，进行单因素实验，研究电流强度、工作间隙和抛光时间等工艺参数对单晶碳化硅磁流变抛光加工性能的影响，并检测加工面粗糙度及其变化率来分析抛光效果。结果 在工作间隙1.4 mm、电流强度12 A的工艺参数下，加工面粗糙度值随着加工时间的增加而降低，抛光60 min后，加工面粗糙度值Ra达到0.9 nm，变化率达到98.3%。加工面粗糙度值随通电电流的增大而减小，随着工作间隙的增大而增大。在工作间隙为1.0 mm、通电电流为16 A、加工时间为40 min的优化参数下抛光单晶碳化硅，可获得表面粗糙度Ra为0.6 nm的超光滑表面。结论 应用电磁场励磁的大抛光模盘式磁流变抛光方法加工单晶碳化硅材料，能够获得亚纳米级表面粗糙度。