结合ELID磨削与磁流变光整加工的单晶硅反射镜超精密制造技术

分析了在线电解修整（ELID）磨削和磁流变光整加工（MRF）的加工原理与特点，充分结合这2种技术的优点对单晶硅反射镜进行纳米级精度的组合加工．首先进行ELID高效率磨削，在线检测工件表面误差后进行补偿磨削，使反射镜面加工成形，并获得较好的形状精度和表面质量．然后，利用磁流变技术进行确定性的光整加工，以减少反射镜的亚表面损伤，使加工表面的形状精度与表面粗糙度得到很大提高与改善．利用该组合工艺，对硅反射镜进行了系列的加工实验，高效率地得到了低于1nmRMS的表面粗糙度和69nmp-V形状精度的工件表面．     

二维超声振动辅助化学机械磨削技术及单晶硅实验

为了提高材料去除率和加工通用性,本文提出了工具施加二维超声波振动辅助的化学机械磨削(CMG)复合加工方式,开发具有伸缩和弯曲两种模态的二维超声波振动子及实验装置.以单晶硅片为加工对象,进行单点切削加工轨迹特性分析,并比较不同加工模式以及加工参数对表面粗糙度和材料去除率的影响.实验结果表明,二维超声辅助下的单点切削轨迹存在更多延性加工趋势.在同样普通机床精度条件下,随着时间的增加,二维超声辅助CMG表面粗糙度明显改善,达到纳米级.较无超声情况下二维超声波辅助CMG复合加工材料去除率提高约1倍,可获得最优表面粗糙度5 nm,一维径向超声辅助加工结果次之.     

线切割单晶硅表面损伤的研究

利用台阶仪、扫描电镜（ＳＥＭ）和Ｘ射线双晶衍射仪,研究了线切割硅片和内圆切割硅片的表面切割损伤和损伤层厚度。实验指出线切割硅片表面粗糙度大,外表面损伤大,但损伤层的厚度要小于常规内圆切割硅片。初步讨论了影响线切割硅片表面损伤的原因     

LBO晶体的超精密加工工艺研究

采用Logitech PM5精密研抛机,通过机械抛光和化学机械抛光方法超精密加工LBO晶体;详细研究了LBO晶体的超精密加工工艺,并观察研磨和抛光等加工过程后的晶体表面形貌;研究抛光液和抛光垫在抛光中对LBO晶体表面微观形貌的影响.使用Wkyo激光干涉仪测量平面度,光学显微镜观察表面宏观损伤,原子力显微镜测量表面粗糙度和观察微观形貌.通过实验,实现高效率、高精度、高质量的LBO晶体的超精密加工,得到了LBO晶体的超精密加工工艺;超精密加工后晶体的表面粗糙度＜0.2nm RMS,表面平面度＜氇/10(氇=633nm),微观损伤少.     

CVD金刚石膜高效超精密抛光技术

CVD金刚石膜作为光学透射窗口和新一代计算机芯片的材料,其表面必须得到高质量抛光,但是现存方法难以满足既高效又超精密的加工要求.本文提出机械抛光与化学机械抛光相结合的方法.首先,采用固结金刚石磨料抛光盘和游离金刚石磨料两种机械抛光方法对CVD金刚石膜进行粗加工,然后采用化学机械抛光的方法对CVD金刚石膜进行精加工.结果表明,采用游离磨料抛光时材料去除率远比固结磨料高,表面粗糙度最低达到42.2 nm.化学机械抛光方法在CVD金刚石膜的超精密抛光中表现出较大的优势,CVD金刚石膜的表面粗糙度为4.551 nm.     

SiC单晶片的超精密加工

半导体晶片的加工质量和精度,直接影响到器件的性能.本文提出了一种超精密加工SiC晶片的方法,并详细论述了化学机械抛光的原理.加工后的SiC单晶片,平整度为±3μm,粗糙度＜5nm,且应力较小.     

无机材料超光滑表面的制备

随着光学、微电子、航天和激光技术的发展，在晶体或玻璃等无机材料上制备亚纳米级的超光滑无损伤表面已成为现代精密加工技术领域的重点研究课题。近年来，此项技术研究进展声速，不仅改进了传统的抛光技术，还出现了浮法抛光、离子束加工和弹性发射加工等新技术。系统介绍了超光滑表面的检测、制备技术及其发展，并讨论了抛光过程中的机械化学作用机理。     

不同磨料对微晶玻璃化学机械抛光的影响

为了提高微晶玻璃化学机械抛光(CMP)的材料去除速率(MRR),降低其表面粗糙度,利用自制的抛光液对微晶玻璃进行化学机械抛光,研究了4种含不同磨料(Si O2、Al2O3、Fe2O3、Ce O2)的抛光液对微晶玻璃化学机械抛光MRR和表面粗糙度的影响.利用纳米粒度仪检测抛光液中磨料的粒径分布和Zeta电位,利用原子力显微镜观察微晶玻璃抛光前后的表面形貌.实验结果表明,在相同条件下,采用Ce O2作为磨料进行化学机械抛光时可以获得最好的表面质量,抛光后材料的表面粗糙度Ra=0.4 nm,MRR=100.4 nm/min.进一步研究了抛光液中不同质量分数的Ce O2磨料对微晶玻璃化学机械抛光的影响,结果表明,当抛光液中Ce O2质量分数为7%时,最高MRR达到185 nm/min,表面粗糙度Ra=1.9 nm;而当抛光液中Ce O2质量分数为5%时,MRR=100.4 nm/min,表面粗糙度最低Ra=0.4 nm.Ce O2磨料抛光后的微晶玻璃能获得较低表面粗糙度和较高MRR.     

超声振动辅助磨削完全烧结氧化锆陶瓷牙冠的实验研究

针对现有全锆牙在制作过程中存在二次烧结、收缩精度难以控制等问题,提出了采用超声振动辅助磨削完全烧结氧化锆陶瓷牙冠的方法。从理论分析的角度对其运动学特性进行了研究,并通过超声振动辅助磨削和普通金刚石磨削实验,对该方法的可行性进行了分析。结合牙冠的加工特点,重点研究了主轴转速对材料去除率、表面粗糙度以及最大边缘碎裂的影响规律。实验结果表明,超声振动辅助磨削不仅能提升材料的去除率,有效抑制出口边缘碎裂,同时降低了工件表面的粗糙度,是实现完全烧结氧化锆陶瓷牙冠高效低损伤加工的新方法。     

点火药用硅粉超细化技术研究

文章研究了用双向旋转球磨机制备硅粉超细粉体的技术,介绍了双向旋转球磨机粉碎原理,详细分析了双向旋转球磨机筒体及内搅拌器转速、球料比、研磨时间、磨球尺寸等工艺参数对硅粉超细粉体产品粒度影响.通过实验探索出了最佳工艺条件,制备了粒度为D90＝2.82ìm的硅粉超细粉体产品,满足了高性能点火药及延期药的需要.     

EAS软标签的制造工艺分析

分析了电子防盗系统(EAS)软标签传统制作工艺的特点,提出用印刷技术和新型油墨制造EAS的思路和关键的技术点,以及目前面临的技术难题.     

大型节能水泥粉磨技术的发展

归纳总结了当前国内外大型节能的水泥粉磨的发展动态 ,指出以辊压机或特殊结构的立磨作为预粉磨机与球磨机组成的水泥粉磨系统是当前的主要流行方式 ,另外用粉磨效率高的立磨或辊压机代替球磨机的水泥终粉磨方式在国外也有一定发展 ,但采用终粉磨系统要注意水泥质量问题     

脆性材料超精密磨削时脆转变临界条件的研究

以脆性材料的压痕实验为基础,从理论上分析了脆性材料磨削时脆塑转变的临界条件,并利用超精密磨床进行脆性材料的磨削实验。实验结果表明,只有当脆性材料的磨削深度小于其临界磨深时,才能实现脆性材料的塑性域磨削,以获得超光滑的加工表面。     

弹性磨具磨削M330钢材实验研究

为提高球头弹性磨具磨削M330钢材的加工效率和磨削效果,采用#600球头磨具进行磨削M330钢材实验.通过设计正交实验,研究了不同磨削参数时M330试样的表面形貌和材料去除机理,并得到了初步优化参数.通过单因素实验进一步优化了工艺参数.实验结果表明:增大球头磨具直径、供液速度及减小进给速度,均能降低表面粗糙度;磨削后试样表面粗糙度随设定磨削深度的增加先减小后增加;采用的高速供液法能显著降低试样表面粗糙度,有效改善球头磨具表面的切屑黏附现象;采用高速供液后,可在保证磨削质量的前提下提高进给速度;主轴转速越高,对应最佳供液速度越高.实验得出的不同主轴转速下对应的最佳供液速度为使用MOORE-450CPW连续轨迹坐标磨床进行的磨削加工提供了参照依据.     

Three Dimensional Nanoscale Abrasive Cutting Simulation and Analysis for Single-Crystal Silicon Workpiece

The paper establishes a new three-dimensional quasi-steady molecular statics nanoscale abrasive cutting model to investigate the abrasive cutting behavior in the downpressing and abrasive cutting process of a workpiece in chemical mechanical polishing (CMP) process. The downpressing and abrasive cutting process is a continuous process. The abrasive cutting process is done after the single abrasive particle has downpressed and penetrated a workpiece to a certain depth of a workpiece. The paper analyzes the effects of the abrasive particles with different diameters on action force. It also analyzes the action force change of abrasive particles with different diameters on the projected area of unit contact face between abrasive particle and workpiece. The distribution of nanoscale equivalent stress and equivalent strain of the midsection of workpiece in abrasive cutting process are also analyzed. Furthermore, the special phenomena those are found in this paper, the one is the diameter of abrasive particle is greater, the action force on the projected area of its unit contact face is smaller and the other one is particular prominent regional action force in nanoscale abrasive cutting process. Besides, adopting the new molecular statics abrasive cutting model developed by the paper, the paper undergoes the simulation of same parameter conditions, and compares the simulation results with the related literature of using molecular dynamics method in order to prove that the new model developed by the paper is reasonable.     

反应烧结碳化硅的磨削特征

采用金刚石砂轮对(RBSiC)进行磨削, 系统研究了表面形貌、残余应力和弯曲强度等磨削特征. 结果显示, 材料主要以脆性断裂去除, 局部区域为塑性切除. 随着轴向进给增大, 表面粗糙度(R_a)增加, 为降低R_a可进行适当光刀. 随着轴向进给增加, 磨削区的冷却效果被削弱, 使磨削残余压应力值下降. 与0.9 μm/s相比, 用1.35 μm/s磨削后试样的表面损伤程度增加. 工作台转速2.1 r/min、轴向进给0.9 μm/s并光刀1 min是保证高加工效率并获得较好质量表面的最优参数.     

Grinding of Single-Crystal Silicon Along Crystallographic Directions

This article studies the effect of grinding along crystallographic directions on the surface finish of single-crystal silicon. It also discusses new and/or improved processes for precision machining brittle materials, including silicon. Silicon samples were cut from (100) silicon wafers. These samples were then subjected to grinding along different crystallographic directions under the same experimental conditions. The surface roughness and the surface texture of these samples were then analyzed. The R_aand R_qvalues and the microphotographs of the ground silicon surfaces showed the dependency of surface finish on the grinding direction. Better surface finish was achieved when (100) silicon was ground along 〈110〉 directions. Samples ground along these directions also showed more ductile streaks on the silicon surfaces, compared with surfaces ground along the other directions.     

Mechanical Strength of Silicon Wafers Cut by Loose Abrasive Slurry and Fixed Abrasive Diamond Wire Sawing

This paper reports on the mechanical strength of polycrystalline silicon wafers cut by loose abrasive slurry and fixed abrasive diamond wire sawing processes. Four line bending and biaxial flexure tests are used to evaluate the fracture strength of the wafers. Fracture strength of the wafers depends on the location, size, and orientation of microcracks in the silicon wafer and the distribution and magnitude of applied stresses. Measurement of microcracks at the wafer edge and center shows that edge cracks are typically larger than center cracks. Fixed abrasive diamond wire sawn wafers are found to have a higher crack density but smaller average crack length. Wafer fracture in four line bending is found to be primarily due to the propagation of edge cracks while center cracks are found to be the primary cause of wafer failure in biaxial flexure tests. Fracture mechanics based analyses demonstrate that crack orientation plays a significant role in four line bending, but not in biaxial flexure. Correlations of the wafer fracture strength and critical crack length agree well with microcrack measurements. The fracture strength of diamond cut wafers is found to be comparable or superior to the strength of slurry cut wafers.     

砂带磨削技术及材料的研究现状和发展前景

概述了砂带磨削的机理和特点,综述了国内外砂带磨削技术的研究现状,重点分析和讨论了砂带磨削技术、砂带磨削理论、砂带磨削材料等方面的进展和存在的问题,展望了砂带磨削技术的发展趋势.