典型铁电功能材料加工技术现状及展望

针对铁电功能材料硬度低、脆性大、易破损、加工效率低,很难满足高效超精密加工的要求的问题,选取了三硼酸锂、硫化锌、硒化锌、碲锌镉等几种典型铁电材料,通过调研国内外最新的研究成果,对其加工原理、方法等进行了深入的分析研究。研究结果表明:随着游离磨料研抛、固结磨料研抛、单点金刚石超精密车削、数控抛光等技术广泛应用于铁电材料的加工中,铁电材料的面型精度、表面质量和加工效率得到了进一步的提升,其应用前景看好。     

基于固结磨料盘的钽酸锂高效研磨加工试验研究

目的 实现钽酸锂材料的高效、高质量、低成本加工。方法 选择合适的添加剂作为辅料,利用树脂结合剂将3000#的金刚石磨料通过配混料、固化、压实、修整等步骤,制成金刚石固结磨料盘。以加工过程中钽酸锂工件的材料去除率、表面形貌以及粗糙度等作为评价指标,在相同粒径条件下,用游离磨料、固结磨料磨盘对钽酸锂晶片进行加工,对比加工结果。结果 在压力为4 kPa、研磨盘转速为140 rad/min的条件下,3000#金刚石游离磨料铸铁盘研磨Y-36°钽酸锂晶片10 min后,材料去除率为37.89 μm/h,表面粗糙度Sa由420 nm改善至233.308 nm,但是晶片表面出现深划痕,从而导致易破碎,且有少量磨粒残留在钽酸锂晶片上。而在相同加工条件下,采用3000#金刚石固结磨料盘研磨Y-36°钽酸锂晶片10 min后,材料去除率为66.19 μm/h,表面粗糙度Sa降低至97.004 nm,且晶片表面划痕较浅,无磨粒残留在钽酸锂晶片上。结论 采用固结磨料盘加工后的表面粗糙度比游离磨料加工后的表面粗糙度更低,表面形貌更好,材料去除率更高,达到了钽酸锂晶片精研的加工效率和表面质量。同时固结磨料盘研磨LT晶片时,其表面粗糙度随压力、转速增大而减小,材料去除率随压力、转速增大而增大。     

化学机械干式研磨的转化率建模及优化试验

化学机械干式研磨的最大去除率产生于化学固相反应与机械作用达到平衡时。建立了固相反应转化率的数学模型,以全面分析其影响因素。从影响因素中选择4个主要参数,展开固结SiO2磨料磨具研磨蓝宝石的试验研究。试验结果表明,按影响显著程度由高到低排列的4个参数分别为磨具转速、载荷、磨料粒径、磨料与结合剂的质量百分比,所研究范围内的化学机械作用最优参数组合是：粒径45 μm,百分比30%,载荷0.6 MPa,转速150 r/min。     

典型功能脆性材料磨削

为了研究典型功能脆性材料钽酸锂和硅片的磨削特性,建立了端面磨削模型来计算晶片的比磨削能及其表面的磨削力的分布,并通过实验分析脆性材料的磨削特性。以进给速度作为变量,选取砂轮端主轴磨削过程中功率增加率作为评价磨削特性的指标进行磨削实验,同时采集砂轮端主轴的功率值信号,滤波后计算晶片比磨削能和磨削力的分布。通过端面磨削模型计算可得:钽酸锂的比磨削能是147.46J/mm~3,比硅的大44%,表明磨削去除相同体积的钽酸锂需要更多的能量,钽酸锂晶片表面分布的磨削力比硅片大。磨削过程的主轴功率增加率是预测钽酸锂加工结果的重要指标,在本实验中一旦增加率大于临界值0.6W/s,钽酸锂表面就会产生裂纹。而在相同加工条件下,无论进给速度如何变化,硅片的磨削主轴的功率增加率始终保持稳定,而钽酸锂的主轴磨削过程的功率增加率则与进给速度呈现线性增加关系,这一现象与钽酸锂的机械性质无关,而与物理性质有关系。     

橡胶非等温硫化工艺的数值模拟

分析硫化工艺,以控制体/有限元为基础,对硫化过程的热扩散方程和硫化反应方程进行离散,建立控制方程组并编写代码进行数值模拟。结果表明:数值模拟结果与文献数据相一致。通过橡胶硫化工艺模拟可得到橡胶制品内温度和硫化度分布图,并以此优化硫化工艺,降低橡胶制品不均匀的温度场和硫化度场,有利于减少橡胶制品变形并提高其硫化质量。