氮化硅陶瓷球研磨液的机理研究

氮化硅陶瓷球是混合轴承中的关键元件,对于氮化硅陶瓷球的研磨加工,研磨液的选用是获得高质量加工表面的关键因素之一。文中简述了陶瓷球的特性和成球原理,理论分析了陶瓷球在研磨加工过程中的材料去除理论。对研磨液的成分及作用进行分析,对研磨液的作用机理进行分类,为配制氮化硅陶瓷球专用研磨液提供理论基础。     

基于激光诱导荧光技术的化学机械抛光机理的应用研究

虽然化学机械抛光(CMP)技术在半导体产业中得到越来越广泛的应用,但人们对化学机械抛光加工的理解还多半停留在经验阶段,为深入研究其加工机理,引入了激光诱导荧光(LIF)检测技术,在化学机械抛光(CMP)过程中使用LIF技术对晶片下抛光液的流动、混合、抛光液膜的厚度、温度、pH值进行可视化研究,从而来揭示CMP的加工机理.     

利用化学和机械协同作用的CVD金刚石抛光机理与技术

正金刚石是集多种优越的物理、化学、光学和热学性能于一身的材料极品。它不但是自然界已知材料中硬度最大、摩擦因数最小、导热性能最好的材料,而且具有优良的电绝缘性、较宽的透光波段、优秀的半导体特性和化学惰性,被视为21世纪最有发展前途的工程材料,具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。化学气相沉积(CVD)金刚石的出现打破了天然金刚石数量稀少、尺寸过小及价格昂贵等限制,使金刚石的应用不再局限于传统的刀具和模具领域,逐渐向光学、热学、电子半导体及声学等高科技领域发展。然而由于其生长机制的限制,CVD金刚石晶粒粗大,表面粗糙度和精度较差,无法满足上述领域对金刚石超光滑、高精度和低损伤的表面质量要求。平坦化技术已经成为CVD金刚石应用于高新技术领域的关键技术之一。     

氮化硅陶瓷球精加工表面缺陷的研究

将3种不同直径的氮化硅球坯采用循环加工方法研磨成G5级轴承用陶瓷球。研究了研磨过程中陶瓷球的磨损行为并将磨损缺陷按光学显微镜下的形貌分成5类。采用扫描电子显微镜观察分析各种缺陷并用陶瓷材料断裂力学解释凹坑与裂纹缺陷的形成。研究结果表明,异常的磨粒作为尖锐压头产生凹坑。各种裂纹主要是由起钝压头作用的上研磨盘产生的。材料的晶体结构变化产生雪花缺陷,雪花缺陷抵抗磨粒磨损的能力较差。精研过程中不正确的加工压力和没有破碎的硬磨粒产生擦伤和划痕缺陷。提高球坯圆度,降低粗研加工的载荷和速度可以减少裂纹缺陷。提高磨粒质量可以减少精研中各种机械加工缺陷。     

氮化硅陶瓷毛坯球材料性能试验研究

通过对氮化硅陶瓷毛坯球密度、压碎载荷、金相和硬度的试验 ,分析了国内氮化硅陶瓷毛坯球的材料特性及其对轴承整体性能的影响。附图 2幅 ,表 4个 ,参考文献5篇。     

氮化硅陶瓷球制备技术的研究进展

氮化硅(Si₃N₄)陶瓷被称为理想的“轴承材料”,由该材料制备的氮化硅陶瓷轴承球可提高轴承的性能,现已广泛应用于各种高精度高转速机床、地铁、航天发动机和石油化工机械等领域。介绍了氮化硅陶瓷球的发展历程,简述了氮化硅陶瓷球国内外的现状,并从原料、成型、烧结和加工四个方面论述氮化硅陶瓷球的制备技术。     

高精度氮化硅陶瓷球批量加工研磨工艺研究

为解决高精度氮化硅陶瓷球批量研磨加工的问题,将超精密研磨技术应用到氮化硅陶瓷球的加工实验中.开展了研磨过程的分析,建立了不同研磨阶段陶瓷球球度、表面质量及材料去除率与所选不同大小粒度磨料之间的关系,并提出了对比分析的方法,在通过专业设备检测的基础上对成品球球度、表面粗糙度和振动值进行了评价.研究结果表明,氮化硅陶瓷球能够批量生产且球度达到0.062μm以下,表面粗糙度达到1.48 nm以下,振动值达到24 dB以下,实现了批量生产G3级氮化硅陶瓷球的目的.     

氮化硅原料对陶瓷球性能的影响

分别采用不同Si_3N_4原料制备陶瓷球试样,研究Si_3N_4原料对陶瓷球的密度、孔隙度、压碎载荷比、硬度和断裂韧性的影响。结果表明:杂质含量低,粒度较小的Si_3N_4原料粉末生产的陶瓷球孔隙度较好,压碎载荷比和硬度较高,密度均匀性好;杂质含量高,粒度较大的原料粉末生产的陶瓷球断裂韧性较高。     

轴承用氮化硅陶瓷球的疲劳寿命研究概况

从陶瓷材料的特性出发,总结了关于氮化硅陶瓷球疲劳寿命的主要试验方法及结果,指出氮化硅材料用于轴承具有广阔前景。     

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。     

机械密封新材料——氮化硅工程陶瓷

各类泵、机、釜等机械设备都有一个最基本的技术要求,就是运动部件不允许有超过规范的泄漏。随着科学技术水平的不断提高,各种恶劣的工况条件更为普遍,这就要求泵、机的密封结构更能有耐高温、耐高压、耐高速、耐磨损、耐腐蚀等特殊性能,于是机械密封就应运而生。机械密封的典型结构是一套压紧装置加一对摩擦付(见附图),摩擦付是机构密封的关键,它包括一个动环和一个静环。一般动环用较硬的材料制成,如硬质合金,静环由较软的材料制成,如石墨。我国虽已     

氮化硅陶瓷球高效研磨加工工艺试验

氮化硅陶瓷球的高效研磨加工至关重要,在分析陶瓷球加工原理、加工方法及存在问题的基础上,以?4.762 5 mm氮化硅陶瓷球为试验对象,分析采用金刚石砂轮加工与传统V形槽研磨方法的差异。结果表明:采用金刚石砂轮进行陶瓷球粗磨工序加工能够大幅缩短加工时间,提高加工效率,降低劳动强度;能够消除传统V形槽研磨方法中易出现的顶窝、环带和碎球等缺陷;但金刚石砂轮加工出的陶瓷球直径变动量、批直径变动量及球形误差较大,为保证后续加工应适当加大留量。     

氮化硅陶瓷球研磨去除机制试验与仿真研究

为研究研磨过程中氮化硅陶瓷球的材料去除形式及磨损行为,结合陶瓷材料动态压痕断裂力学理论,进行陶瓷球研磨加工试验,采用超景深三维显微镜和扫描电镜对研磨后陶瓷球表面进行观察,同时建立单颗金刚石磨粒冲击作用有限元模型并进行仿真研究。试验结果表明:氮化硅陶瓷球表面材料去除以脆性断裂去除和粉末化去除为主,陶瓷球表面残留有大量贝壳状缺陷和呈簇状随机分布的粉末化材料区域;研磨过程中,陶瓷球表面存在擦伤、划伤和凹坑等缺陷;磨粒冲击作用时,表面材料会受微切削作用产生破碎去除,同时也会受挤压作用产生脆性断裂去除,当磨粒以滚动方式作用在陶瓷球表面时,陶瓷球表面更容易形成粉末化去除,且材料去除率更高。仿真结果表明:各磨粒冲击作用方式产生的最大等效应力由大到小的顺序为滚动磨粒变切深、滚动磨粒定切深、磨粒挤压、滑动磨粒定切深,其中,滚动磨粒变切深产生的亚表面裂纹最深。     

氮化硅陶瓷球滚动接触疲劳寿命模型

针对球与圆柱接触模型中的陶瓷球,利用WEIBULL断裂统计方法导出球疲劳失效概率与寿命之间的关系方程,在相关额定寿命与最大接触应力的数值解基础上,基于最大主拉应力,构建氮化硅陶瓷球的滚动接触疲劳寿命与接触应力的数学模型.经与不同接触应力水平下的滚动接触疲劳寿命试验结果验证,表明该拉应力一寿命模型的正确性,从而验证了氮化硅陶瓷球的滚动接触疲劳失效源于最大主拉应力,而非基于最大切应力的设想.通过与L.P切应力一寿命模型预测结果的比较,表明拉应力一寿命模型适合于陶瓷球的接触疲劳寿命预测.     

氮化硅陶瓷球材料性能参数测试及其相关性分析研究

针对目前氮化硅陶瓷球材料性能评价体系不完善,以及各个厂家生产的陶瓷球质量参差不齐的问题,对3个较著名厂家(记为A、B、C)的陶瓷球的密度、显气孔率、硬度、断裂韧性及压碎载荷等主要性能参数进行了研究,对陶瓷球各性能参数之间的内在联系进行了相关性分析,建立了一种包含上述主要材料性能参数评价指标的评价体系,利用精密天平、硬度测量仪及万能试验机对上述材料性能参数进行了测试。研究结果表明,综合运用以上评价指标可以实现对陶瓷球材料性能的全面测评,B厂生产的陶瓷球综合性能较高,C厂家球体因压碎载荷值偏低而未达到性能评价标准;球体性能参数内在联系表现为断裂韧性与硬度相关性最大且为负相关,压碎载荷与显气孔率相关性最大。     

烧结温度对氮化硅陶瓷球性能的影响

通过气氛压力烧结制备氮化硅陶瓷球,分析烧结温度对氮化硅陶瓷球密度、压碎载荷比、孔隙度、硬度和断裂韧性的影响。试验结果表明:氮化硅陶瓷球最佳烧结温度为1 740℃左右,这样可以保证各项指标处于最优状态。     

原材料粉末对氮化硅陶瓷球性能的影响

分别采用国产和进口氮化硅原材料粉末制备不同规格的氮化硅陶瓷球,研究原材料粉末对氮化硅陶瓷材料力学性能、烧结致密化、组织结构和陶瓷球表面质量的影响。结果表明:随着氮化硅陶瓷球尺寸增大,原材料粉末对陶瓷球质量影响增大;对于大尺寸陶瓷球,使用进口原材料粉末能明显提高材料的力学性能、组织均匀性,能够促进烧结致密化,提高陶瓷球表面质量。