单磨粒金刚石微切削碳化硅晶体仿真与实验研究

采用有限元软件Abaqus建立金刚石锥形磨粒微切削碳化硅晶体的模型,通过预仿真模型确定切削深度和切削速度的选择范围,分析影响切削力的主、次要因素,研究单一切削参数对碳化硅晶体切削效果的影响;并借助赫兹接触理论,验证加载力对摩擦力、切削边缘形貌、切削深度的影响。结果表明：切削深度是影响切削力的显著因素,预仿真模型确定的切削深度不超过1.50 μm;碳化硅晶体切削的最优方案为切削深度取0.50 μm、切削速度取76 m/s、磨料切削刃角度取60°。通过控制切削深度可以提高切削稳定性,且在保证切削质量的前提下适当提高切削速度可以提高切削效率。金刚石探针压入晶体的深度与摩擦系数、摩擦力和切削力呈正相关,获得的碳化硅晶体切削边缘的三维轮廓相对平整、光滑。     

铝基碳化硅复合材料电火花高效加工仿真研究

为探究电火花加工铝基碳化硅复合材料的单脉冲放电蚀除过程,建立了铝基体与碳化硅颗粒的材料抛出流固耦合动力学模型,研究了放电区域熔融铝基体金属夹带固态碳化硅颗粒的高速抛出微观过程,并开展了电火花高效加工与传统电火花加工效率对比仿真。结果表明:离放电中心点较近的碳化硅材料以熔融态抛离基体,而远离放电中心位置的碳化硅以固态颗粒形式夹杂在熔融材料中得以抛出;同时,铝基碳化硅复合材料采用电火花高效加工方法时,加工效率较传统电火花加工有显著提升。     

水导激光烧蚀碳化硅仿真与实验研究

目的 探究碳化硅水导激光加工烧蚀机理.方法 采用实验与仿真相结合的方式对碳化硅烧蚀过程进行研究分析.结果 水射流持续冷却作用极大地降低了碳化硅加工过程中的热累积效应,通过烧蚀阈值计算方法得到了多脉冲水导激光烧蚀碳化硅功率阈值(约为0.1565 W),烧蚀阈值基本不随脉冲数的改变而发生波动.通过对碳化硅刻蚀形貌进行分析发现,烧蚀宽度随着脉冲数整体在3.1～4.1μm之间波动,基本不受脉冲数的影响,烧蚀深度随着脉冲数的增加而增大,但随着烧蚀深度的增加,水导激光烧蚀能力逐渐被削弱,适当增加激光功率可以抑制水导激光烧蚀能力减弱的趋势,通过较大的激光功率更易加工出深宽比较大的沟槽.确定了碳化硅烧蚀功率与烧蚀直径之间的等量关系,通过激光功率能够合理预测烧蚀宽度,经与实验结果进行对比发现较符合,这也间接说明脉冲数对于水导激光烧蚀直径不是主要影响因素.碳化硅水导激光刻蚀截面呈现倒梯形,由于水射流冲刷作用的存在,重凝物质无法富集在材料表面,使得SiC烧蚀表面与未烧蚀区域之间过渡较为平滑,沟槽侧壁带状条纹特征也证实了水射流冲刷作用的存在.结论 水射流冷却及冲刷作用的存在,使得水导激光在加工硬脆性材料具有独特的优势,能够实现对硬脆性材料的无裂纹及无热影响区加工.     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的微屈服行为研究

采用无压渗透法制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料，探讨了基体材料、增强相尺寸、增强相体积分数、热处理工艺等对其微屈服行为的影响。结果表明：在其它条件不变的情况下，随着增强体颗粒尺寸的减小、增强体体积分数的增大，复合材料的微屈服抗力逐渐增大，有较好的微屈服行为。通过选择适当的基体材料、合理的热处理工艺来提高基体强度，可使复合材料的微屈服抗力增大。     

SPH方法的单晶硅激光辅助切削仿真与试验

单晶硅加工过程中很容易产生细微裂纹,从而影响表面加工质量。激光辅助加工(laser-assisted machining, LAM)可以软化代加工区域,有效减小切削力,延长刀具寿命,提高表面加工质量。建立热力耦合的SPH模型,来模拟单晶硅激光辅助车削过程,在不同温度条件下,探究裂纹扩展损伤和切削应力以及转速和切深对表面粗糙度的影响,并通过LAM试验,验证仿真结果的准确性。结果表明：提高温度有利于单晶硅的塑性切削,随着切削域温度的增加刀具应力逐渐减小,300℃时的刀具应力较常温下降低了约50%,表面加工质量有明显提升;且600℃时的切屑为塑性流动锯齿线条,其塑性大幅度提高。切削时应选择较小的切削深度,低于4500 r/min的转速,单晶硅表面粗糙度S_a可在1.000 nm以下。     

超声辅助切削微V形槽的切削特性研究

针对常规切削V形槽微结构时产生较多毛刺和凹坑等表面质量问题,对超声辅助切削微V形槽的切削特性进行理论分析和实验研究,并与常规切削的微V形槽进行对比。利用单晶金刚石刀具,通过改变切削深度和切削速度对黄铜这一延性材料进行切削试验。实验表明,超声辅助切削的切削力显著降低,加工边界的毛刺和凹坑等缺陷明显得到抑制,最小侧面粗糙度可达13 nm。超声辅助切削可以有效减少V形槽毛刺的产生,降低其侧面粗糙度,提高加工质量。     

基于微切削的仿真模型研究

相对于宏观尺度的普通切削,微切削具有以尺寸效应为特征的独特性,宏观切削理论和方法不再适用于微切削的研究.文章从有限元、分子动力学、多尺度模型三个方面分析了微切削仿真模型的特点及其在微切削研究中的应用,并进一步对微切削仿真模型的应用前景和未来发展趋势进行了分析和研究.     

IGBT用铝基碳化硅基板制备及性能测试

IGBT模块作为重要的高频大功率开关元器件,频繁的热循环导致其层状模块结构钎焊焊层内产生热应力,使得焊层开裂脱落,进而引起IGBT模块芯片温度过高失效。颗粒增强相金属基复合材料(SiCP/Al)基板由于其较高的热导率和与IGBT封装材料相匹配的热膨胀系数,能解决IGBT模块这一主要失效难题。采用预制块压力渗透法制备铝基碳化硅基板:将SiC颗粒进行表面金属化预处理,熔融铝液在700℃下保温30 min,预热模具温度设定600℃。压力渗透后脱模成型的铝基碳化硅基板,其热导率与热膨胀系数测试值均符合基板材料的性能要求。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究现状及发展趋势

综述了铝基复合材料的发展历史及国内外研究现状,重点阐述了碳化硅颗粒增强铝基复合材料制备工艺的发展现状.同时说明了碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究中仍存在的问题,在此基础上展望了该复合材料的发展前景.     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的闪光对焊研究

对连续闪耀对焊焊接SiCp/3003Al基复合材料进行了研究,试验结果表明：在合适的工艺参数条件下,复合材料产供销对焊焊缝区结合致密,无气孔、裂纹等缺陷,接头强度高且随增强相（SiCp)体积分数的增加而提高,因此,采用产供销对焊方法焊接颗粒的强型铝基复合材料是可行的。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料电弧焊研究进展

综合分析了碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al复合材料)电弧焊焊接性.阐述与评价了国内外SiCp/Al复合材料电弧焊研究现状,分别讨论了钨极氩弧焊、熔化极惰性气体保护焊、等离子弧焊在连接该复合材料时存在的主要问题、解决措施、最新工艺要点.结合作者实验结果对SiCp/Al复合材料钨极氩弧焊进行重点分析,并展望了其电弧焊的发展方向.     

碳化硅颗粒强化铝基复合材料的现状

金属基复合材料进入实际应用的过程中，颗粒增强铝基复合材料成为重要的发展方向。本文从制备及组织性能的影响因素方面对碳化硅颗粒增强铝基复合材料方面做如下综述和展望。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究进展

综述了碳化硅颗粒增强铝基复合材料的国内外研究现状，从材料的选择、制备技术和性能等方面，分析了该材料发展过程中存在的一些问题以及相应的改进措施，并且指出了该材料今后发展的几个方向。     

低温冷风MQL切削镍基高温合金的仿真与实验研究

为探究低温冷风微润滑这种绿色加工技术应用于难加工材料时的效果,对难加工材料GH4269在干式、浇注式和低温冷风微量润滑条件下进行仿真模拟与切削试验。用ABAQUS对GH4169在3种方式下切削力和切削温度进行仿真;设计多因素正交实验对仿真结果进行验证。通过比较不同润滑方式对切削力及切削温度的影响,得出影响曲线图,从而揭示难加工材料GH4169在车削过程中切削力的变化情况,为实际的生产加工积累和提供基础数据。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的界面特征及力学性能

研究了氧化态和原始态碳化硅颗粒增强铝基复合材料的界面结构及其对复合材料弯曲强度的影啊。结果发现．氧化处理后碳化硅与基体铝界面上有一ＳｉＯ２非晶层，该非晶层内由于铝的扩散作用而形成铝的浓度梯度。原始态碳化硅与铝的界面上则无此非晶层．由于此非晶层的作用．导致界面结合强度的提高从而增加了复合材料的弯曲强度。     

Fe基非晶态合金切削性实验研究

通过与45钢对比,分析了Fe基非晶合金在不同切削速度和切削深度的交互作用对主切削力和切削合力的影响,结果表明:在相同切削参数下,Fe基非晶合金主切削力小于45钢,而切削合力却大于45钢,切削力都表现出随着切削速度的增加逐渐减少,以及随着切削深度的增加均匀增大的趋势。研究发现切削速度在80 m/min下产生的切屑晶化程度多达52.5%,认为Fe基非晶合金锯齿状切屑的形屑机制为局部突变性剪切,在切削速度为60 m/min时切屑的片状结构中会出现大量微孔洞,而切削速度达到80 m/min以上时,黏滞流变会增加,微孔洞数量减少。     

铣削碳化硅/铝基复合材料刀具的磨损性能研究

研究了YG6X、YT15、YG8-1、YG8-2和金刚石铣刀机械加工碳化硅/铝基复合材料过程中的磨损性能。结果表明,对于硬质合金刀具来说,致密度高的刀具耐磨损性较高、使用寿命更长。金刚石铣刀的磨损量是最小的,并且可以快速进入稳定切削状态。     

248nm准分子激光辅助微铣削加工有机玻璃表面微通道实验研究

采用248 nm的Kr F准分子激光器对有机玻璃PMMA进行表面微通道的辅助微铣削实验。利用自行研制的实验装置,通过分析铣削过程,研究了激光工艺参数及微铣削工艺参数对铣削微通道底面质量的影响。以微通道沟槽表面粗糙度为质量指标,设计了正交试验方案,用极差和方差分析法比较了各工艺参数对微通道底面粗糙度的影响规律,得到了最优工艺参数组合。结果表明:铣削参数对微通道底面粗糙度的影响明显强于激光参数;基于优化的工艺参数组合加工的有机玻璃微通道底面粗糙度可达Ra50 nm左右,且边缘整洁、通道宽度均匀。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的现状及发展趋势

综述了碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究进展，重点阐述了颗粒与基体间的界面结合情况及此复合材料的制备工艺的研究现状，分析说明了碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究中仍存在的问题，并在此基础上展望了该领域的发展前景。