铌合金的精加工工艺实验研究

为了探究铌合金精密超精密加工的新途径,采用光整加工技术,对其进行镜面抛光实验。实验结果表明:研抛压力、抛光液的p H值、磨粒大小和研抛垫的厚度是影响表面加工质量的主要因素。当研抛压力为6~8 k Pa、抛光液p H值为10、磨料粒度为W0.5和研抛垫厚度为3.5 mm时,抛光效果最佳,可以有效提高加工效率,改善表面加工质量,得到表面粗糙度Ra为0.031μm。     

基于ELID磨削与抛光技术的PDC加工工艺研究

针对聚晶金刚石复合片(PDC)在加工过程中硬度高、精度低等难题,在半精磨阶段采用ELID磨削技术对其进行加工试验以研究其去除机理及存在的缺陷。为解决ELID磨削PDC存在的缺陷,在精加工阶段对PDC进行了抛光试验。通过采用二次通用旋转组合方法对影响PDC表面粗糙度的各工艺参数进行抛光试验设计。首先利用DPS数据处理系统软件对试验结果进行分析得到PDC表面粗糙度二次回归数学模型及各工艺参数对PDC表面粗糙度的单因素和交互作用影响规律。然后利用lingo软件优化得到PDC抛光最佳工艺参数为抛光压力80 kPa,抛光盘转速1 200r/min,抛光液磨粒粒度2μm,抛光时间45 min,并在此最佳工艺参数下抛光PDC获得表面粗糙度为15 nm的已加工表面。     

氧化铝陶瓷基片高效减薄和超光滑抛光加工研究

对氧化铝陶瓷基片进行了系统的单面研磨抛光和双面研磨抛光试验,结果表明,单面研磨抛光相对双面研磨抛光具有明显的效率优势,获得单面研磨的优化条件为:研磨压力15.19 kPa,研磨转速40 r/min,研磨液流量10 ml/min,研磨液浓度8wt%;以粒度W40、W20和W5的金刚石磨料在优化工艺条件下进行粗研磨、半精研磨和精研磨,减薄加工获得表面粗糙度Ra0.12μm的研磨片,进而采用W0.5的SiC磨料进行单面抛光可以获得平均表面粗糙度Ra10 nm的光滑表面。     

铝合金手机外壳超精密镜面加工工艺的实验研究

通过工艺实验研究超精密镜面研抛技术在铝合金手机外壳精密超精密镜面加工中的应用,获得表面粗糙度为R a0.026μm的铝合金加工表面。通过优化研抛压力、研抛盘转速、研磨垫质地和硬度、磨料磨粒大小等参数的匹配组合,能够有效提高加工效率、改善加工表面质量,减小表面粗糙度值。     

基于超声振动磨削与抛光技术的SiC反射镜加工工艺研究

针对航天用Si C反射镜在加工过程中的低加工效率、表面质量差等难题,在半精磨阶段采用超声振动磨削技术对其进行加工试验以研究其去除机理及存在的缺陷。为进一步解决超声振动磨削Si C反射镜存在的缺陷,在精加工阶段对其进行了抛光试验。通过采用正交试验的方法对影响Si C表面粗糙度的各工艺参数进行抛光试验设计及分析得到抛光压力、抛光盘转速、抛光液磨粒粒度及抛光时间对表面粗糙度的影响规律及其最优参数组合。研究结果表明在抛光压力40 k Pa,抛光盘转速400 r/min,抛光液磨粒粒度0.5μm,抛光时间2 h的最佳工艺参数下可获得表面粗糙度为21nm的加工表面。     

固着磨料加工碳化硅反射镜的实验

考虑固着磨料加工工艺其固着磨料与工件相对运动关系固定,有利于精确加工,提出了采用该工艺加工碳化硅反射镜的方法,利用大颗粒金刚石磨料快速加工出了较好的镜面质量.在工艺实验中,分别测得了W7,W5,W3.5,W1.5 固着磨料丸片在特定转速和压力下对碳化硅材料的去除特性.对多组去除量曲线的分析表明,此工艺不仅有着较高的去除率,而且稳定性良好.对表面粗糙度测量的结果表明,使用W7丸片即可获得粗糙度为42.758 am rms的镜面.减小所用丸片的粒度,工件表面粗糙度随之减小,使用WI.5丸片抛光后,最终获得了粗糙度为1.591 nm rms的光滑镜面.实验结果表明,固着磨料加工碳化硅反射镜工艺在粗研、精研、粗抛等加工阶段内可以取代传统的散粒磨料加工工艺.     

基于金刚石微粉的单晶蓝宝石CMP工艺研究

单晶蓝宝石具有高的机械和光学性能,已被广泛应用于光电子、通讯、国防等领域。以提高加工后单晶蓝宝石表面质量和缩短加工时间为最终目标,采用化学机械抛光的方法抛光蓝宝石,得到了一种可行有效的抛光单晶蓝宝石的加工工艺路线。试验结果表明,采用6μm金刚石磨料粗抛蓝宝石晶片1.5 h,表面粗糙度值由220.05 nm快速降到7.88 nm;然后采用3μm金刚石磨料精抛蓝宝石晶片3 h,可以获得Ra约为2.82 nm(测量区域700μm×530μm)的表面粗糙度值。此抛光工艺能满足蓝宝石衬底高效、低损伤的抛光要求。     

超微粒金刚石和富勒烯研具创建超平滑表面的研究

制备了超微粒金刚石和富勒烯研磨工具,并分别进行了硅片研磨试验,详细分析了两种材料的研磨特性如表面粗糙度的稳定性、磨料粒度对研磨效果的影响以及研磨材料的显微结构等。试验结果表明,使用0~1/8μm粒度的金刚石研具获得的表面粗糙度值大于使用0~1/4μm粒度金刚石研具的表面粗糙度值,这是因为磨粒被粘结剂覆盖所致。研究结果表明,采用富勒烯研具研磨硅片可获得Ra5nm的超平滑镜面。     

模具型腔数控磁性研抛加工工艺参数的研究

讨论了数控磁性研抛中工作间隙、磁极的转速、磁感应强度、加工时间等工艺参数对研抛效果的影响。试验表明：选用适当的工艺参数对模具型腔进行磁性研抛，可以获得Ra0．1μm以下的表面粗糙度值。     

微通道反应器沟槽底面的磨料水射流抛光研究

针对燃料电池微通道反应器的沟槽底面抛光技术难题,开展磨料水射流沟槽抛光仿真与试验研究。采用FLUENT软件,对不同工艺参数下沟槽底部剪切力分布进行了数值模拟;根据仿真结果进行316L不锈钢材料的单沟槽抛光工艺试验,检测分析不同抛光参数下单沟槽底面形貌、材料去除率以及表面粗糙度的变化规律;根据单沟槽底面几何精度和表面粗糙度需求,获得最佳的沟槽抛光参数,进行单沟槽抛光验证试验。结果表明:当磨料粒径5μm,抛光液浓度3%,射流压力0.35 MPa,喷射距离8 mm时沟槽底面抛光效果最佳,抛光后粗糙度Ra达到0.11μm,沟槽底面轮廓的RMS误差为2.92μm。试验研究结果为磨料水射流抛光微通道反应器等沟槽类零件提供指导依据。     

蓝宝石基片的单面研磨工艺研究

为了实现蓝宝石基片的快速平坦化,对蓝宝石基片进行系统的单因素单面研磨试验,研究了磨料种类、磨料粒径、研磨盘转速、研磨压力以及磨料质量分数等研磨工艺参数对蓝宝石基片材料去除率和表面粗糙度的影响规律。试验结果表明:金刚石磨料适合蓝宝石基片的单面研磨;随着磨料粒径的增大,材料去除率逐渐增大,表面越来越粗糙;随着研磨盘转速的增大,材料去除率先增大后减小,表面粗糙度值在20～60 r/min区间变化不大,稳定在Ra 0. 12～Ra 0. 13μm之间,而在60～100 r/min区间波动较大,当研磨盘转速为60 r/min时,材料去除率最大;随着研磨压力的增大,材料去除率逐渐增大,而表面粗糙度值越来越低;随着磨料质量分数的增大,材料去除率先增大后减小,表面粗糙度先增大然后趋于平缓,当磨料质量分数为3 wt%时,材料去除率最大,且表面粗糙度值相对较小;最后通过正交试验优化了工艺参数,在优化的工艺条件下依次选用粒径为W40、W14、W3的金刚石磨料对蓝宝石基片进行粗研、半精研及精研,取得了表面粗糙度为Ra 7. 9 nm的平坦表面。     

基于铜基聚氨酯复合抛光阴极的电解机械复合抛光试验研究

阐述了电解机械复合抛光的工艺及原理,并应用铜基聚氨酯复合抛光轮对YG20硬质合金进行平面抛光试验,分析了各种工艺参数对表面粗糙度的影响,找出了加工电压、工具转速、进给速度、磨削压力等对YG20硬质合金电解机械复合抛光的影响规律。试验表明,只要选配优化的工艺参数,采用此法可以获得Ra0.16μm的表面粗糙度,同时铜基聚氨酯复合抛光轮的寿命较长,是一种可用于工业化电解机械复合抛光的阴极工具。     

基于不同磨料的氮化硅陶瓷球精研工艺研究

为探究磨料对氮化硅陶瓷球精研加工的影响,从而提高氮化硅陶瓷球的表面质量和材料去除率,以基液种类、磨料种类和研磨盘转速为主要影响因素设计正交试验,并分析各因素对表面粗糙度Ra的影响程度。以表面粗糙度Ra和材料去除率为评价指标,通过单因素试验优化研磨参数。根据正交试验结果,得到精研加工过程中各影响因素对于表面粗糙度Ra的影响程度,从大到小排列依次为:磨料种类>基液种类>研磨盘转速。综合考虑陶瓷球精研加工的要求,确定最佳的研磨参数组合为:煤油基液、碳化硅磨料以及150 r/min的研磨盘转速。在金刚石、碳化硅、氮化硼、氧化铬和氧化铁这5种磨料中,氧化铁磨料修复粗研过后的氮化硅陶瓷球表面缺陷的效果最好。     

模具钢电解机械复合抛光工艺研究

介绍了电解机械复合抛光实验装置、工作原理及工艺特点，应用电解机械复合抛光工艺对几种模具钢材进行抛光实验，分析了各加工工艺参数对表面粗糙度的影响关系，找出了加工电压、工具转速、废料粒度等对电解机械复合抛光的影响规律。实验表明，只要选配适当的工艺参数，采用此法可以获得及Ra＜0．1μm的表面粗糙度，同时该技术能提高模具制造质量，降低工人劳动强度，缩短模具制造周期。     

国际领先的金刚石抛光液通过鉴定

天津市乾宇超硬科技有限公司经过多年潜心研究，根据不同用途配制了8种粒度（从2～6mm到0．75～1．50μm）的系列金刚石抛光液。它们既可用单晶金刚石制造，又可用多晶金刚石制造，并选择了最佳浓度以提高产品的性价比。该抛光液金刚石粒度公布精度极高，颗粒分布均匀。经测试用1μm粒度的金刚石抛光液抛光金属工件，表面粗糙度肋值可由80nm提高至0．91nm。用纳米金刚石抛光液对硬脆材料抛光，可使表面粗糙度达Ra0．1～0．3nm。     

基于田口方法的混合集成基板CMP工艺优化研究

为了提高多芯片组件（Multi-Chip Module, MCM-C/D）技术中低温共烧陶瓷（Low Temperature Cofired Ceramic, LTCC）基板的表面质量,需要采用化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing, CMP）工艺使基板表面平坦化。文中探讨了基于田口试验方法的基板CMP工艺参数优化设计方法。在一定的抛光条件下,抛光液pH值、抛光载荷和抛光盘转速是影响基板表面质量的主要工艺参数。文中设计了3因素3水平试验进行研究。研究结果表明,基板表面CMP平坦化的影响因素依次是抛光载荷、抛光液pH值和抛光盘转速。采用优化参数获得了光洁、平整的表面,基板粗糙度Ra ≤ 0.05μm,浆料凸起高度H ≤ 3μm,经薄膜工艺验证,满足厚薄膜混合基板的研制应用需求。     

固着磨料加工碳化硅反射镜的初步实验研究

本文采用了一种有别于传统的加工碳化硅反射镜的工艺---固着磨料加工工艺。此工艺不但可以利用大颗粒金刚石磨料快速加工出较好的镜面质量,而且由于其固着磨料与工件相对运动关系固定,有利于精确加工。在工艺实验中,分别测得了W7,W5,W3.5,W1.5固着磨料丸片在特定转速和压力下对碳化硅材料的去除特性。通过多组去除量曲线,我们得出此工艺不仅有着较高的去除率,而且其稳定性非常良好。另外在表面粗糙度结果方面,最初使用W7丸片获得了粗糙度为42.758nm rms的镜面。我们不断减小所用丸片的粒度,工件表面粗糙度随之减小。在使用W1.5丸片抛光后,最终获得了粗糙度为1.591nm rms的光滑镜面。实验结果表明,固着磨料加工碳化硅反射镜工艺在某些加工阶段内可以取代传统的散粒磨料加工工艺,有着良好的应用前景。     

基于响应曲面法的YG8硬质合金刀片化学机械抛光工艺参数优化

为了快速确定YG8前刀面抛光的最佳工艺参数,提高加工效率和精度,利用响应曲面法对YG8硬质合金刀片抛光工艺进行优化试验研究。通过单因素试验确定抛光转速、抛光压力、磨粒粒径和磨粒浓度的水平,并对4个工艺参数进行中心复合设计试验。建立了材料去除率RMR和表面粗糙度Ra的预测模型,基于响应曲面法优化工艺参数获得最佳工艺参数为抛光转速65.5 r/min、抛光压力156.7 kPa、磨粒粒径1.1 μm、磨粒浓度14%,此时得到了最小表面粗糙度预测值Ra=0.019 μm,材料去除率RMR=56.6 nm/min。试验结果表明,基于响应曲面法的材料去除率与表面粗糙度预测模型准确有效。     

单晶硅同质互抛实验研究

以材料的去除率和表面粗糙度为评价指标设计对比实验,验证了硬脆材料互抛抛光的可行性,得到了抛光盘转速对硬脆材料互抛的影响趋势和大小。实验结果表明：当抛光压力为48 265 Pa（7 psi）、抛光盘转速为70 r/min时,自配抛光液互抛的材料去除率为672.1 nm/min,表面粗糙度为4.9 nm,与传统化学机械抛光方式的抛光效果相近,验证了硬脆材料同质互抛方式是完全可行的;互抛抛光液中可不添加磨料,这改进了传统抛光液的成分;采用抛光液互抛时,材料去除率随着抛光盘转速的增大呈现先增大后减小的趋势,硅片的表面粗糙度随着抛光盘转速的增大呈先减小后增大的趋势。     

集群磁流变平面抛光加工技术

基于磁流变效应和集群原理提出集群磁流变效应平面抛光技术,对磁极排布方式、端面形状及其尺寸的磁场特性进行静磁场有限元分析优化,结果表明,选取圆柱平底磁极进行同向规律排布时容易形成由多个独立"微磨头"组成的柔性抛光膜,能实现加工表面与"微磨头"的实际接触面积最大化。通过设置"微磨头"尺寸及数量与工件的接触状态,对K9玻璃、单晶硅和单晶6H-SiC三种硬脆材料基片加工出弧形抛光带,试验验证集群磁流变效应抛光膜的集群特性。对加工表面与抛光盘表面之间的间隙、加工时间、磁感应强度和转速等集群磁流变平面抛光工艺参数进行试验优化,并采取优化工艺对三种硬脆材料进行30 min抛光,K9玻璃表面粗糙度从Ra0.34μm下降到Ra1.4 nm,单晶硅从Ra57.2 nm下降到Ra4 nm,单晶SiC从Ra72.89 nm下降到Ra1.92 nm,均能获得纳米级粗糙度表面。