W-Mo合金精密镜面加工工艺的实验研究

为了研究W-Mo合金材料精密加工的新途径,采用在线电解修整(ELID)精密磨削和超精密研抛技术,对其进行了精密镜面加工实验,分析了此材料超精密镜面表面的形成机理。通过ELID磨削加工得到了表面粗糙度Ra0.020μm加工表面,再以研抛压力为0.1~0.3 N/cm2,转速为60~100 r/min等优化研抛参数进行研抛加工,获得了表面粗糙度为Ra0.012μm精密镜面加工表面。实验表明:ELID精密磨削加工是保证工件表面质量的基础,超精密机械研抛时研抛压力及转速等参数对工件表面质量起主要影响作用。     

18CrNiMo7-6钢研抛工艺试验研究

探究研抛工艺参数对工件材料去除率和表面粗糙度的影响。以砂纸和金刚石喷雾抛光剂为研抛介质,通过正交试验研究砂纸细度、研抛压力、研抛速度、研抛时间对18CrNiMo7-6工件材料去除率和表面粗糙度的影响。采用三维形貌仪、千分尺、电子天平和超景深显微镜对18CrNiMo7-6工件的表面粗糙度、厚度、质量和表面形貌进行测量分析,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标,得到最佳的研抛工艺参数组合。在最佳工艺参数组合下,砂纸研磨工件的材料去除率为0.86μm/min,表面粗糙度为Ra0.048μm,金刚石抛光剂抛光后工件表面粗糙度为Ra0.024μm。砂纸研磨最佳工艺参数为:砂纸细度800#,研磨压力0.2MPa,研磨速度30rpm,研磨时间30min。抛光最佳工艺参数为:抛光压力0.2MPa,抛光速度30rpm,抛光时间15min。     

–50 ℃冷风条件下抛光硬质合金刀片加工TC4钛合金的表面粗糙度分析

目的提高硬质合金刀片加工TC4钛合金的表面质量。方法利用化学机械抛光技术对传统磨削的硬质合金刀片分别进行粗抛、半精抛和精抛处理,运用正交试验法,在常温干切和–50℃冷风条件下,分别采用传统磨削的硬质合金刀片(磨削刀片)与化学机械抛光的硬质合金刀片(抛光刀片)进行切削TC4钛合金正交试验,利用方差分析法分析切削参数对已加工表面粗糙度Ra的影响。运用多元线性回归方法建立磨削刀片、抛光刀片在常温干切和–50℃冷风条件下切削TC4钛合金已加工表面粗糙度Ra的经验预测模型。结果硬质合金刀片前刀面通过粗抛、半精抛和精抛后,刀片前刀面的表面粗糙度Ra为19 nm。当切削参数相同时,磨削刀片在–50℃冷风条件下切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度,比常温干切条件下平均降低了35.9%;抛光刀片在–50℃冷风条件下切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度,比常温干切条件下平均降低了43.5%。在常温干切条件下,抛光刀片比磨削刀片切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度平均降低了19.2%;在–50℃冷风条件下,抛光刀片比磨削刀片切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度平均降低了28.7%。抛光刀片在–50℃冷风条件下切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度Ra,比磨削刀片在常温干切条件下切削TC4钛合金的已加工表面粗糙度Ra平均降低了54.4%。结论采用对硬质合金刀片表面进行化学机械抛光技术和以–50℃冷风为切削介质的组合工艺,可有效降低TC4钛合金已加工表面粗糙度。     

应用ELID技术进行微晶玻璃超精密磨削

由于微晶玻璃具有优良的物理、机械性能，在光学等领域得到了越来越多的应用。ELID磨削利用在线．电解的方法修整超细粒度的金刚石砂轮，可以有效地实现硬脆材料的超精密加工。本文将ELID磨削技术应用于微晶玻璃的超精密加工，通过改进ELID磨削的关键技术，包括砂轮电火花整形、电解修整电源和ELID磨削液的改进，实现了微晶玻璃的超精密磨削加工，同时通过采用原子力显微镜对不同磨削参数下的工件表面进行分析，以保证在塑性状态下对微晶玻璃进行磨削。因此提高了ELID磨削的质量。获得了Ra2．308nm的较好表面质量。     

钛酸钡陶瓷基片的双面研抛加工研究

采用氧化铝磨料对钛酸钡(BaTiO3)陶瓷基片进行双面研磨加工,分析磨料粒径、研磨压力、研磨盘转速、磨料浓度以及研磨液流量等研磨工艺参数对基片表面粗糙度和材料去除率的影响。采用双面研磨工艺,依次用W14、W7、W5的氧化铝磨料对钛酸钡陶瓷基片(原始粗糙度Ra0.219μm)在研磨压力3.26kPa、研磨盘转速为37r/min、磨料质量浓度为9%、研磨液流量10mL/min的研磨参数下,进行粗研、半精研、精研,取得了表面粗糙度Ra0.076 6μm的研磨片。对研磨片继续用W0.2SiO2抛光可获得表面粗糙度Ra为6nm的超光滑表面。同时,用激光共聚焦显微镜和扫描电镜观察了不同加工阶段的基片表面形貌,并分析了材料去除机理;采用氧化铝磨料的研磨过程中,材料以脆性断裂去除为主;采用SiO2磨料抛光过程中,工件材料以塑性去除为主。     

固结磨料研磨抛光K9玻璃的超精密加工工艺研究

采用PHL-350型平面高速研磨抛光系统,通过固结磨料研磨抛光方法进行了超精密加工K9玻璃试验研究。探讨了不同粒径和不同磨粒研磨抛光垫在加工中对K9玻璃材料去除率和表面质量的影响。获得了高效率、低成本、高质量的K9玻璃的超精密加工工艺:首先使用M20/30金刚石研磨垫研磨,然后使用3μm CeO2抛光垫抛光。加工后K9玻璃的表面粗糙度优于RMS 0.6 nm,微观损伤少。     

以工件材料作为修整电极的球面ELID精密磨削试验研究

针对小球面硬质合金精密磨削的技术难题,尝试对硬质合金做ELID(Electrolytic In-process Dressing)成形范成法凹球面磨削试验。因为被加工凹球面直径小,受空间限制无法解决修整电极的安装问题,又由于硬质合金工件自身导电性良好,因此采用以工件做电极的ELID磨削试验方案。考虑到磨削过程中的火花放电现象对磨削表面质量的负面影响,设计"间歇电解修锐ELID磨削"(简称ELID-Ⅱ)和"连续电解修锐ELID磨削"(简称ELID-Ⅲ)两种方案进行试验。初步试验结果为:"ELID-Ⅱ"磨削后表面粗糙度值为Ra0.12μm和球面度误差6.99μm,"ELID-Ⅲ"获得表面粗糙度值为Ra0.53μm和球面度误差57.76μm,"ELID-Ⅱ"优于"ELID-Ⅲ"。     

固结磨料垫高效研磨氟化钙晶体研究

氟化钙晶体的高效精密研磨加工是实现其超精密抛光加工的前提。采用单晶金刚石和聚集体金刚石磨料制备固结磨料垫(FAP),对比研究其研磨加工性能,探索不同种类的金刚石磨粒在固结磨料研磨垫自修整过程中的作用机理。结果表明:采用聚集体金刚石磨料制成的FAP研磨效率明显高于单晶金刚石FAP的,且其材料去除率更稳定,同时聚集体金刚石FAP的自修整能力要优于单晶金刚石FAP的。在10 kPa压力下,采用初始粒径为3～5 μm的聚集体金刚石FAP研磨氟化钙晶体,其材料去除率达13.0 μm/min, 表面粗糙度值R_a为130.0 nm。      

硬脆材料专用ELID磨削液的研制

本文在已有新型通用ELID磨削液(HDMY-20型)的基础上，根据硬脆材料的磨削特点和ELID磨削过程中磨削液的电解修锐生膜缓蚀作用、结合通用ELID磨削液的研制经验．通过增添表面活性剂、稳定剂、防锈剂、油性极压剂和调整无机盐等成分的比例关系．优化出适合硬脆材料ELID磨削最佳状态的专用ELID磨削液。应用此磨削液磨削硬质合金表面粗糙度可达Ra0．007μm比通用型磨削液磨削的硬质合金Ra值降低了0．005μm。     

ELID研磨工艺的实验研究及其设备的开发

根据ELID(电解在线修整)磨削原理和已有的ELID磨削工艺技术,以现有的研磨机为实验平台开发出一套ELID研磨加工工艺系统,对氧化铝陶瓷密封件进行了ELID超精密研磨加工实验研究,取得了良好的效果,获得粗糙度为15 nm左右的加工样件,效率提高了60%,成本降低50%。并在此基础上设计了一台ELID研磨样机,为以后ELID研磨机的产品化奠定了坚实的理论和实践基础。     

冷轧钢渗碳处理后的ELID磨削效果及加工表面硬度实验研究

本文采用在线电解修整磨削技术,对经渗碳处理后的冷轧钢进行超精密镜面磨削试验,获得表面粗糙度达Ra6～8 nm的加工表面.实验结果表明:采用微细粒度、高硬度铸铁基金刚石砂轮、提高砂轮线速度和减小磨削深度可有效地提高表面质量,降低表面粗糙度;磨削过程中,砂轮线速度、磨削深度、磨削液是影响加工表面质量的主要因素.     

高平整度和低损伤碳化硅晶片的纳米磨削技术(英文)

采用细粒度砂轮的纳米磨削来实现碳化硅晶片高平整度和低损伤加工新方法。磨削试验表明采用纳米磨削50.8mm碳化硅晶片时其平整度在1.0μm以内,表面粗糙度可达0.42nm。纳米磨削比双面研磨和机械抛光更能高效地对碳化硅晶片做更高平整度、更低损伤加工,可以取代双面研磨和机械抛光,并减小化学机械抛光去除量。研究结果对高效低成本制备高质量碳化硅晶片有参考价值。     

基于控制研磨深度的金刚石研磨质量分析

为了探究金刚石器件在机械研磨过程中原子层面的材料表面成形和亚表面损伤机制,利用分子动力学（molecular dynamics,MD）方法建立金刚石多磨粒研磨金刚石工件的模型,仿真研究金刚石材料表面成形的过程,并对比不同研磨深度对研磨力、材料回弹率和材料亚表面损伤的影响规律。分析表明：堆积在磨粒之间的切屑原子具有微研磨的作用,磨粒之间的相变区在研磨的作用下逐渐融合在一起,形成金刚石材料的加工表面;分别以h=0.36 nm、0.71 nm、1.07 nm、1.43 nm的研磨深度进行研磨,研磨深度超过0.71 nm后才能有效抑制金刚石晶体材料回弹,但增大研磨深度会增加金刚石工件表面堆积原子,不能改善其表面研磨质量;研磨深度在0.71 nm范围内的金刚石亚表层损伤较小且稳定,超过0.71 nm的研磨深度会使损伤快速增大,且会出现超过3.00 nm的大纵深损伤。     

Novel diamond conditioner dressing characteristics of CMP polishing pad

A diamond pad conditioner or dresser is required to regenerate the asperity structure of a pad used in chemical mechanical polishing (CMP). A conventional diamond dresser (CDD) is made by attaching discrete diamond grits to the flat surface of a substrate. Although the CDD has regularly distributed diamond grits, the tips of diamond grits are not leveled to the same height. Additionally, diamond grits have different shapes and orientations. A newly designed diamond conditioner, called the advanced diamond dresser (ADD), is made by sculpting a sintered polycrystalline diamond substrate to form identically shaped tips with diamond pieces of equal height, rather than by attaching individual diamond grits to a metal substrate. The dressing characteristics of pad surface textures are compared with those of a CDD. Experimental results reveal that the ADD can create asperities of the pad more uniformly than the CDD. Not only the dressing rate of the ADD is reduced by about 30% but also the stable pad surface texture is formed more quickly than the dressing can be performed using the CDD, extending pad life. The polishing rate of the ADD exceeds that of the CDD. The polishing rate varies with the polishing time, which is less for ADD than for CDD.     

PVA/PF复合凝胶磨具精密磨削碳化硅陶瓷工艺实验研究

目的 针对传统粉末热压成形细粒度金刚石磨具存在颗粒团聚、磨削碳化硅陶瓷容易在表面产生较深划痕的问题,提出一种基于冷冻-解冻凝胶成形的细粒度金刚石磨具,用于精密磨削碳化硅陶瓷,并研究其加工工艺.方法 制备聚乙烯醇-酚醛树脂复合凝胶胶水,将金刚石和填料在凝胶胶水中剪切分散,得到的浆料浇筑在模具中,在–20℃低温条件下反复冷...     

合金薄膜铜衬底抛光质量对薄膜表面结构的影响

合金薄膜具有良好的导电性、抗磨损性质,已成为半导体产业的技术热点.铜做为合金薄膜衬底材料时,要求其有完美的表面.本文采用氧化铝微粉和金刚石抛光膏对合金薄膜铜衬底进行了机械研磨和抛光的实验研究,采用接触式粗糙度仪、AFM、台阶仪和光学显微镜对比分析了铜衬底表面粗糙度、表面均匀性和平面度的变化规律.初步探讨了铜衬底表面对Pd-Ni-P合金薄膜表面结构的影响,研究结果表明采用1 μm平面度,Ra小于3 nm且抛光均匀性好的光滑铜衬底可以获得良好的合金薄膜.     

基于光助芬顿反应的碳化硅化学机械抛光工艺优化

目的 高效快速获得紫外光辅助作用下碳化硅(SiC)化学机械抛光(Chemicalmechanicalpolishing,CMP)的最佳加工参数。方法 根据化学作用与机械作用相平衡时达到最佳抛光条件的理论,通过电化学测试的方法探究抛光液pH值、过氧化氢(Hydrogen peroxide, H₂O₂)浓度、Fe²⁺浓度、紫外光功率等对基体表面氧化膜形成速率(化学作用)的影响;在最大氧化膜形成速率条件下,以材料去除率(Material removal rate,MRR)和表面粗糙度(Average roughness, Ra)为指标,通过调节抛光压力、抛光盘转速、抛光液流量等工艺参数,探究工艺参数对碳化硅加工过程中氧化膜去除速率(机械作用)的作用规律,寻求机械作用与化学作用的平衡点,获取紫外光辅助作用下SiC CMP的最佳工艺参数。结果 在pH值为3、H₂O₂的质量分数为4%、Fe²⁺浓度为0.4 mmol/L、紫外光功率为32 W时,化学作用达到最大值。在最...