TC4-DT钛合金材料动态力学性能及其本构模型

利用同步组装的高温分离式Hopkinson压杆试验装置,对TC4-DT钛合金材料分别进行了常温下不同应变率（930~9700s-1）和应变率为5000s-1时不同温度下（20~800℃）的动态力学性能测试,获得了各种冲击载荷下的应力-应变曲线。试验数据表明,TC4-DT材料具有应变率增塑效应且存在着临界应变率值,当应变率高于此值时应变率敏感性增强明显,此外随着材料加热温度的升高,软化效应减弱。利用试验所得的数据拟合了基于Power-Law和Johnson-Cook两种热-黏塑性本构方程且获得这两种动态本构模型参数,并将所得的两种拟合曲线与试验所得数据进行对比分析,结果表明两曲线吻合度都较好,此外还对这两种曲线的拟合精度进行对比,对比结果表明两种模型的拟合误差相差不大,但是Power-Law模型拟合精度要略优于Johnson-Cook模型的拟合精度。     

线切蓝宝石晶片面形质量评价方法的试验研究

多线切割广泛应用于硬脆材料的切片加工,线切后晶片的面形质量会对后续研磨抛光加工工艺产生较大影响。提出了一种针对线切片面形质量的评价指标：线切片最小加工余量(MMA);设计出MMA的测量原理,并给出具体实施方法;分析了不同工艺参数下线网不同位置处MMA的变化规律。试验结果表明,提出的评价指标能够更好地反映线切加工工艺参数对晶片面形质量的影响规律。     

3D打印金刚石工具的研究进展

3D打印技术作为一种快速成形技术,为复杂结构金刚石工具的制备提供了便利,是未来金刚石工具一体化成形发展的方向之一.本文介绍了用于制备金刚石工具的SLS、SLM、SLA、DIW等3D打印技术的基本原理及其在金刚石工具制备方面的研究进展,分析了使用不同结合剂时3D打印金刚石工具的特点,并对未来金刚石工具的发展进行了展望.     

激光增材制造Ti6Al4V点阵结构的抗压吸能特性

人体骨骼受到碰撞后的断裂过程伴随着能量吸收,多孔骨植入体的设计需考虑结构的抗压吸能特性。在空间尺寸（20 mm×20 mm×30 mm）内,通过拓扑优化设计和激光增材制造技术制备不同胞元尺寸和相对密度的Ti6Al4V点阵结构,采用熔池监控、单向压缩实验和有限元仿真方法,探究了点阵结构的表面质量、断裂形变规律和吸能特性。结果表明,点阵结构的结构参数受熔池温度场和粉末支持力的影响;点阵结构的抗压行为遵循弹脆性变化规律,断裂带与制造方向呈45°;点阵结构的断裂机制为韧性断裂,裂纹沿内部微孔洞分布方向扩展;能量吸收能力随着相对密度增大呈递增趋势,随着胞元尺寸增大呈递减趋势;能量吸收效率随着相对密度增大呈递减趋势,随着胞元尺寸增大呈递增趋势。     

滚筒振动对铺粉质量影响的离散元模拟

以Al₂O₃陶瓷粉末为研究对象，建立了Al₂O₃陶瓷粉末流动的离散元方法模型。针对增材制造铺粉工艺中滚筒振动对粉床质量的影响问题，模拟滚筒振动方向、振幅和频率对粉床的密实性、均匀性和平整度的影响规律。仿真结果表明：滚筒轴向振动可提高粉床密实性和均匀性，却会导致粉床平整度变差；滚筒径向振动会导致较差的粉床平整度，当振幅大于8 μm时，颗粒的压缩和回弹效应导致粉床质量显著降低；滚筒切向振动可以提高粉床的密实性和均匀性，对粉床平整度影响很小，但切向振动频率过高容易引起粉末飞溅。研究表明在切向方向对滚筒施加低频的振动可以有效提高增材制造粉床质量。     

多线往复式线锯切割中单位长度材料去除量的理论分析与试验研究

线锯切割被广泛地应用于光伏和微电子行业及其他硬脆材料的切割加工,所切晶片的质量影响后续研抛等工序的加工。建立了多线线锯往复运动与进给运动的理论模型,提出单位长度材料去除量的概念,推导出多线往复线锯切割中,单位长度材料去除量随加工位置变化的理论模型。理论分析了单片用线量及进给速比对单位长度材料去除量的影响规律。以蓝宝石晶棒为锯切研究对象,进行了不同的锯丝单片用线量以及不同进给速比条件下的锯切试验,测量了切割片的加工质量。研究结果表明,多线往复式切割过程中,单位长度材料去除量随加工过程有明显的变化,单片用线量及进给速比对单位长度材料去除量有明显的影响,单位长度材料去除量对线锯切割质量有着显著的影响。     

大尺寸单晶金刚石衬底抛光技术研究现状与展望

近些年来,化学气相沉积（Chemical vapor deposition,CVD）单晶金刚石在电子学领域的应用令人瞩目,这得益于CVD单晶金刚石在生长技术和半导体掺杂技术上的进展。一直以来,成熟的衬底加工技术是半导体材料得以应用的基础,其中超精密抛光作为晶圆衬底加工的最后一道工序,直接决定了晶圆表面粗糙度和亚表面损伤程度。可以预见,超精密抛光技术将会在制备大尺寸高质量金刚石衬底中发挥重要作用。对目前国内外现有的单晶金刚石抛光方法进行综述,以制备大尺寸高质量单晶金刚石衬底为目标,从加工设备、工艺参数、加工精度、加工效率和材料去除机理等方面进行分析,总结各种抛光方法的优势和缺点,展望未来大尺寸单晶金刚石衬底抛光技术的发展趋势。目前鲜有针对大尺寸单晶金刚石抛光技术的综述,本文为国内学者展开单晶金刚石抛光相关工作的研究提供综述资料。     

铁基金刚石砂轮生物在线修整加工性能的试验研究

生物在线修整(BID)是一种环境友好的金属基砂轮修整技术。以清水为对照,采用不同Fe3+质量浓度的嗜酸氧化亚铁硫杆菌(A．f)磨削液,通过生物在线修整试验,比较及分析不同Fe3+浓度对铁基金刚石砂轮磨削单晶碳化硅工件时的磨削力、工件表面粗糙度以及砂轮表面磨粒出露高度的影响。结果表明:与清水组相比,生物修整可明显降低磨削过程中的法向力和切向力;随着生物修整液中Fe3+浓度的提高,磨削力呈现下降趋势,磨削力比先下降后缓慢上升至3.42。生物修整还可以有效降低加工粗糙度,修整液中Fe3+浓度为3.0 g/L 时,其表面粗糙度最低为259.67 nm。产生上述结果的主要原因是通过生物修整有效地提高了磨削砂轮中磨粒的出露高度。      

非规则泥沙颗粒流动堆积过程中接触模型参数研究

采用离散元法研究颗粒的流动与堆积过程时,物性参数和接触参数的选择是否合理直接影响着模拟结果的准确性。对于非规则颗粒而言,这些参数的选取尤为重要。以非规则泥沙颗粒为例,根据其形状和大小的不同建立了四种颗粒模型。设计了一系列试验来标定泥沙颗粒的密度、恢复系数、静摩擦系数、内摩擦系数,并通过试验与模拟相结合的方法标定了颗粒间滚动摩擦系数。通过试验和离散元仿真的手段对比了顶层泥沙在V型箱和L型箱中的流动过程,结果表明试验与仿真得到的运动轨迹吻合,验证了所采用的测定物料参数和接触参数方法的可行性和参数选择的合理性。     

金刚石磨粒工具增材制造技术现状及展望

金刚石磨粒工具是工程陶瓷、玻璃、半导体等硬脆材料高效精密加工的重要手段。日益提升的零件制造质量、成型要求和加工效率给金刚石磨粒工具带来了巨大挑战,工具结构改进已成为应对这一挑战的关键,但却给工具制造带来了难题。近年来,增材制造技术因其优异的复杂结构成型能力而备受关注。采用增材制造技术进行金刚石磨粒工具制备也已被业界视为解决复杂结构磨具高效成型的潜在手段并成为研究热点。立足于目前已有的相关研究报道,以光固化成型技术（SLA）、选择性激光烧结技术（SLS）、激光选区熔化技术（SLM）为主,总结现有增材制造技术在金刚石磨粒工具制备方面的研究进展,分析其在制造工艺上的不同特点,并对未来利用该类技术制备金刚石磨粒工具进行展望与建议。