单晶金刚石衬底超精密加工损伤层无损测量与表征

针对超精密加工后单晶金刚石衬底表面损伤层具有超薄(试验仅几个纳米)且透明的特点,提出一种基于光谱椭偏的测量和表征方法,实现衬底损伤层厚度和折射率的无损测量和表征。首先,建立“粗糙层+纯基底”两层光学模型,利用离散型穆勒矩阵椭偏测量模式测量加工前籽晶衬底,分析测量数据获得其光学常数,作为后续加工损伤层椭偏数值反演的基础,以避免损伤层与衬底间椭偏参数耦合;然后,根据衬底加工后的特征,建立“粗糙层+损伤层+纯基底”三层光学模型,采用多点拟合分析策略,在此基础上,实现粗磨和精磨两个典型加工阶段金刚石衬底损伤层的无损表征,并进一步探究单面磨削和双面磨削损伤层差异。结果表明,籽晶折射率与金刚石折射率理论值接近,且随波长的变化趋势一致,说明测量模式和拟合策略可行;粗磨后衬底损伤层的厚度和折射率均高于精磨后衬底损伤层的厚度和折射率;双面磨削与单面磨削损伤层的折射率在红外波段基本一致,在紫外-可见波段具有差异。损伤层厚度椭偏测量结果与透射电子显微镜(Transmissionelectron microscope,TEM)测量结果进行比对分析,验证椭偏测量方法的准确性。所提方法可无损测量单晶金刚石衬底超薄...     

加工参量对金刚石绳锯切割振动特性的影响

利用六个激光位移传感器测量金刚石串珠绳切割花岗石过程中,加工弧区内串珠绳的振动信号,从频率和振幅两个方面分析了张紧力、导轮间距以及串珠绳直径等加工参量对串珠绳切割振动的影响。实验结果表明,加工弧区内串珠绳的振动频率主要由串珠绳线速度及单位长度串珠个数的乘积来决定,本实验中的加工参量对振动频率没有明显影响。随着张紧力减小和导轮间距的增加,弧区内串珠绳的振动幅度会随之增加;随着串珠直径的增加,相同加工参数条件下,串珠绳的振动幅值也有所增加。     

微粉金刚石表面镀钛对钎焊磨具性能的影响

在微粉金刚石磨具的制备过程中,金刚石热损伤和磨粒与结合剂间界面特性是影响磨具性能的主要因素。利用电铸与钎焊相结合的工艺把表面镀钛和未镀钛两种微粉金刚石磨料制备成磨具,并将其用于氧化铝陶瓷的磨削试验。通过对钎焊后金刚石磨粒与钎料的界面分析,磨削力、磨粒脱落率以及工件表面粗糙度的比较,探讨磨粒表面镀钛对钎焊微粉金刚石磨具性能的影响。结果表明,镀钛微粉金刚石表面镀层在钎焊过程中对微粉金刚石起到包裹隔离的作用,可以降低微粉金刚石的热损伤和石墨化;在利用两种钎焊微粉金刚石磨具磨削氧化铝陶瓷时,镀钛微粉金刚石磨具的磨削力较小,磨料的脱落率也较少,且工件表面粗糙度值更低。综合比较,磨粒表面镀钛后,可以减弱微粉金刚石的热损伤,提高磨具的磨削性能。     

钎焊金刚石砂轮修整实验研究

单层钎焊金刚石砂轮的圆度轮廓精度由于受磨料粒径和钎焊结合剂层高度不均匀等因素的影响而使其难以在工程陶瓷等硬脆材料精密磨削中应用.然而单层钎焊金刚石砂轮的修整是直接对金刚石磨粒进行微量的磨损,修整难度大、效率低,因此,探讨快捷且精密的整形方法就成了解决其应用问题的关键技术之一.在本文研究中,分别采用铁基金刚石烧结磨块、钎焊细粒度金刚石板和氧化铝磨块三种整形工具对钎焊金刚石砂轮进行了磨削法整形实验研究,实验结果表明利用氧化铝磨块进行磨削修整效率极低;钎焊金刚石板磨削修整虽然效率高,但是对砂轮表面金刚石磨粒造成大量破碎磨损;铁基金刚石烧结磨块在整形过程中可稳定地以磨平方式磨损砂轮表面金刚石磨粒,经精密整形后的砂轮圆度轮廓精度较高,用其磨削工程陶瓷时工件表面的犁沟和裂纹明显减少.     

钎焊金刚石磨削石材过程中磨粒磨损状态研究

通过数字视频采集系统跟踪观察钎焊金刚石砂轮磨削过程中磨粒表面形貌变化.研究了钎焊金刚石砂轮在磨削花岗石材料过程中,金刚石磨粒的出刃高度和磨损状态的变化规律.结果表明,钎焊金刚石工具在加工过程中,钎焊金刚石磨粒可分为六种磨损状态:完整晶形、微观破碎、宏观破碎、磨平、折平和脱落.磨粒磨损路径主要是以完整→微观破碎→宏观破碎→脱落的方式进行.金刚石磨粒在磨损过程中,可分为初期磨损、正常磨损和剧烈磨损三个阶段.     

花岗石抛光表面的粗糙度、分形维数及其关系研究

对两种典型的不同晶粒度的花岗石抛光表面的分形特性和粗糙度特性进行了研究，分析了花岗石抛光表面的分形维数、粗糙度与金刚石磨盘目数的关系，同时也对组成花岗石的重要成分的分形特性及粗糙度做了分析。研究了花岗石抛光表面粗糙度与分形维数的相互关系，并对两者作为花岗石表面质量评价指标的适用性进行了讨论。     

ELID磨削后石材的表面微观特性研究

用不同粒度金刚石砂轮及EL ID技术精密磨削两种典型的天然石材,跟踪观察天然石材在EL ID磨削过程中表面形貌变化、加工后的表面粗糙度以及表面光泽度,并通过扫描电子显微镜和三维表面构造分析仪分析加工后的石材表面。实验结果表明,利用超细粒度金刚石砂轮进行EL ID磨削可在石材主要矿物上获得粗糙度极低的光滑表面,但无法消除石材与生俱来的裂隙、晶界等缺陷,正是这些缺陷限制了表面光泽度的进一步提高。     

三种硬度金刚石节块的锯切实验研究

通过在线测量水平力、垂直力和主轴功率，研究了三种不同硬度金刚石节块锯切花岗石过程中的锯切力、功率以及节块耐磨性能。在专门设计的实验装置上研究了岩屑流体对金刚石节块磨蚀性能的影响。研究表明，流体磨蚀实验中节块的重量损失百分比与节块硬度有较好的线性对应关系；在锯切实验中，锯切力、锯切功率以及节块耐磨度与节块本身的硬度并没有直接的对应关系。     

锯切用节块中镀膜金刚石的效果评价

通过测量节块抗弯强度、节块在锯切过程中的耐磨性能以及锯切力比，研究了金刚石表面镀覆Ti—Cr合金对节块性能的影响。研究表明，相对于不镀覆的金刚石，镀覆金刚石使节块的抗弯强度和耐磨性能均有不同程度的提高。但是节块的抗弯强度与耐磨度并无单调对应关系。由于金刚石表面镀覆改善了结合剂对金刚石的把持和金刚石的出露状态，切削阻力降低，切向力与法向力的比值减小。