【摘要】：藍(lán)寶石以其優(yōu)良的物理性能、化學(xué)性能、電學(xué)性能、光學(xué)性能等,使其廣泛地應(yīng)用于多個領(lǐng)域。藍(lán)寶石切割及研磨是藍(lán)寶石加工過程中重要的加工工序,目前主要利用金剛石磨料工具來完成。但對于金剛石磨粒在微米尺度下與藍(lán)寶石的相互作用機(jī)理,尚還未被完全解釋清楚。本文利用金剛石磨粒單顆刻劃的方法研究了藍(lán)寶石材料的去除機(jī)理。試驗利用兩種不同頂錐角的金剛石磨粒在微米尺度下對A面和C面藍(lán)寶石進(jìn)行了壓痕試驗,平動刻劃試驗,轉(zhuǎn)動刻劃試驗以及鐘擺式刻劃試驗。跟蹤采集了不同刻劃速度,不同刻劃深度下的法向力及切向力,觀察了刻劃后的工件表面形貌。比較分析了各刻劃參數(shù)對材料去除的影響,以及不同晶面藍(lán)寶石的刻劃差異。全文主要研究成果概述如下:(1)藍(lán)寶石材料在受到金剛石磨粒壓痕作用的下方產(chǎn)生了沿一定方向的變形,而在磨粒作用的外部產(chǎn)生裂紋。晶體結(jié)構(gòu)對藍(lán)寶石受壓時所產(chǎn)生的裂紋方向有明顯的影響。C面藍(lán)寶石的側(cè)向裂紋長度略小于A面藍(lán)寶石的側(cè)向裂紋長度。(2)在所有的刻劃試驗中,磨粒頂錐角對刻劃力有明顯的影響,刻劃力隨著頂錐角的增大而增大,而C面的藍(lán)寶石的刻劃力大于A面藍(lán)寶石的刻劃力;(3)隨著刻劃深度的增加,刻劃力明顯隨之增加,在低速情況下,刻劃速度對刻劃力沒有明顯的影響,但是在高速情況下,隨著刻劃速度的提高,刻劃力略有所減小;(4)在微米尺度下,A面和C面藍(lán)寶石主要以脆性斷裂為主。在金剛石磨粒的作用下方,形成明顯的裂紋和粉末化的破碎。對于A面藍(lán)寶石,在磨粒的影響區(qū),出現(xiàn)河流狀的裂紋,對于C面藍(lán)寶石則出現(xiàn)了臺階狀的破碎。
[Abstract]:Sapphire has been widely used in many fields due to its excellent physical, chemical, electrical and optical properties. The cutting and grinding of sapphire is an important process in the process of sapphire processing. At present, diamond abrasive tools are mainly used to complete the cutting and grinding of sapphire. However, the mechanism of diamond abrasive interaction with sapphire at micron scale has not been fully explained. In this paper, the removal mechanism of sapphire material has been studied by the method of single diamond abrasive. In this paper, two kinds of diamond abrasive particles with different top cone angles are used to test the indentation, translation, rotation and pendulum of A plane and C plane sapphire at micron scale. The normal force and tangential force at different scratching speed and depth were collected and the surface morphology of the workpiece was observed. The effect of the parameters on the material removal and the difference of the sapphire with different crystal faces are compared and analyzed. The main research results are summarized as follows: (1) the sapphire material is deformed along a certain direction under the action of diamond abrasive indentation and cracks occur outside the abrasive particle. The crystal structure has obvious influence on the crack direction of sapphire under compression. The lateral crack length of C plane sapphire is slightly smaller than that of A plane sapphire. (2) in all the characterization tests, The top cone angle of abrasive particles has an obvious influence on the scratching force, and the scratching force increases with the increase of the top cone angle, while the scratching force of C plane sapphire is greater than that of A plane sapphire. (3) with the increase of the depth of the engraving, the scratching force increases obviously. At low speed, the scratching speed has no obvious effect on the scratching force, but at high speed, the scratching force decreases slightly with the increase of the velocity. (4) at the micron scale, the brittle fracture is the dominant factor in the surface A and C sapphire. Under the action of diamond abrasive particles, obvious cracks and crushing of powder are formed. For A side sapphire, there are fluvial cracks in the affected zone of abrasive particles, while for C plane sapphire there are steps.
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ164

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本文編號：2208059