本文關(guān)鍵詞： 藍(lán)寶石 固結(jié)磨料墊 研磨機(jī)理 材料去除速率 表面粗糙度 亞表面損傷　出處：《南京航空航天大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：藍(lán)寶石單晶因具有良好的機(jī)械和光學(xué)性能,在武器裝備和國(guó)民經(jīng)濟(jì)諸多領(lǐng)域的應(yīng)用逐步擴(kuò)大。但由于藍(lán)寶石單晶硬度高、脆性大且化學(xué)性能穩(wěn)定,加工效率低下、加工成本高昂,制約了其進(jìn)一步應(yīng)用。固結(jié)磨料技術(shù)因具有加工效率高、工藝可控性好、成本低且綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注。本文利用金剛石固結(jié)磨料研磨墊(Fixed Abrasive Pad,FAP)研磨加工藍(lán)寶石晶片,建立微觀材料去除模型,探討固結(jié)磨料研磨藍(lán)寶石的材料去除機(jī)理,并優(yōu)化加工工藝參數(shù)。開展的主要工作包括:(1)研究FAP表面金剛石磨粒的退讓性建立磨粒的分布模型,分析并估算FAP表面實(shí)際金剛石磨粒的數(shù)量。結(jié)合FAP基體微凸起的形態(tài),探索研磨過程中工件、磨粒、基體之間的力與變形的關(guān)系。結(jié)果表明:金剛石磨粒受力后,使工件發(fā)生塑性變形,形成切深;而包裹磨粒的樹脂基體因彈性變形產(chǎn)生退讓,且退讓距離遠(yuǎn)大于切深。(2)研究FAP與藍(lán)寶石工件的接觸行為建立基體表面微凸起分布模型,分析基體與磨粒對(duì)研磨壓力的分擔(dān)關(guān)系,估算磨粒切入工件的最大深度,探討磨粒退讓對(duì)切深的影響規(guī)律,推導(dǎo)最大切深與材料去除速率和表面粗糙度的關(guān)系,通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。(3)研究固結(jié)磨料研磨藍(lán)寶石的材料去除機(jī)理采用分量處理法把影響材料去除速率的因素逐項(xiàng)分解,建立機(jī)械、化學(xué)及其耦合作用的材料去除模型,通過實(shí)驗(yàn)剖析各因素對(duì)材料去除速率的影響。結(jié)果表明:金剛石磨粒對(duì)材料去除率的貢獻(xiàn)達(dá)95%左右,是材料去除的主導(dǎo)。在金剛石磨粒去除的過程中,純機(jī)械作用約為63%左右,化學(xué)機(jī)械耦合作用約為32%左右。(4)揭示研磨液在材料去除中的作用采用納米壓痕和XPS深度剖析的方法分析了加工過程中研磨液對(duì)藍(lán)寶石工件表面的化學(xué)作用,估測(cè)研磨液對(duì)藍(lán)寶石工件表面化學(xué)影響層厚度,推斷可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程,分析了表面影響層的成因。(5)研究固結(jié)磨料研磨藍(lán)寶石的亞表面損傷運(yùn)用差動(dòng)腐蝕法測(cè)量不同研磨方式加工藍(lán)寶石的亞表面損傷層深度,探索固結(jié)磨料研磨藍(lán)寶石的亞表面損傷形成機(jī)理,初步提出控制亞表面損傷層深度的具體策略,為優(yōu)化研磨工藝提供理論支持。(6)開展固結(jié)磨料研磨藍(lán)寶石的工藝研究采用單因素實(shí)驗(yàn)法改進(jìn)FAP的結(jié)構(gòu)參數(shù),有效減小了磨粒的退讓和脫落。并通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了研磨加工工藝,大大縮短了藍(lán)寶石研磨拋光的工藝時(shí)間,奠定了其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG580.68;TQ164

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1 田玉s，

本文編號(hào)：1545670