發(fā)布時間：2017-09-02 19:37

  本文關鍵詞：磨粒改性對固結磨料墊研磨藍寶石性能的影響

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【摘要】：藍寶石材料具有非常優(yōu)異的物理性質和穩(wěn)定的化學性質,其應用領域十分廣泛,在軍事、航空航天、電子科技等領域扮演著非常重要的角色。固結磨料技術是藍寶石研磨拋光的新工藝,具有十分重要的應用前景。但是在研磨過程中磨粒容易脫落,造成磨料浪費以及研磨效率的下降。本文通過化學鍍鎳的方法在金剛石表面鍍上一層Ni-P合金,增強金剛石與樹脂基體的結合力,并制成鍍鎳金剛石固結磨料研磨墊研磨藍寶石,探索磨粒改性對研磨藍寶石性能的影響。論文開展的主要研究內容如下:(1)探索了金剛石表面化學鍍鎳工藝,在粒徑分別為20~30μm和40~50μm的金剛石表面上鍍覆一層不同包覆率的Ni-P合金層,研究了表面形貌與包覆率之間的關系。研究表明:化學鍍鎳能明顯改變金剛石的表面形貌,并且隨著包覆率的提高,瘤狀突起的分布及尺寸明顯改善。(2)利用單因素實驗方法研究了包覆率對固結磨料墊研磨藍寶石性能的影響。采用了不同粒徑不同包覆率的鍍鎳金剛石研磨墊粗研和精研藍寶石,利用CP-4拋光平臺測量了研磨過程中工件與FAP的摩擦系數和聲發(fā)射信號;測量并計算了工件的材料去除率與表面粗糙度,分析了鍍鎳金剛石包覆率對藍寶石研磨過程的影響。研究表明:粗研過程磨粒切入深度大,受力較大,所以在研磨藍寶石過程中粗研使用的金剛石對鍍鎳量的要求較高。在研磨藍寶石時,粗研過程金剛石包覆率為50%時材料去除率達到最大,而精研過程金剛石包覆率為30%時材料去除率達到最大。(3)研究了鍍鎳金剛石研磨墊研磨藍寶石的機理。建立了適合固結磨料研磨墊的單顆磨粒的受力模型,得到了包覆率與切深的關系。發(fā)現在相同情況下由于粒徑大的磨粒所受到的切削力和轉矩大,更容易從研磨墊上脫落,所以需要更大的覆鎳量來維持基體對磨粒的把持力;同時通過研磨過程中的聲發(fā)射信號析進一步驗證了鍍鎳量對研磨藍寶石的要求。
【關鍵詞】：金剛石磨粒 化學鍍 藍寶石 固結磨料研磨墊 磨粒受力分析
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ164
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 引言13-15
• 1.2 藍寶石的材料特性與加工研究現狀15-20
• 1.2.1 藍寶石的晶體結構與材料性能15-16
• 1.2.2 藍寶石晶體的加工技術16-18
• 1.2.3 藍寶石加工的國內外研究現狀18-20
• 1.3 固結磨料研磨技術20-22
• 1.3.1 固結磨料研磨技術的概述20-21
• 1.3.2 固結磨料技術的研究現狀21-22
• 1.4 課題研究的背景與內容22-25
• 1.4.1 課題研究的背景22-23
• 1.4.2 課題研究的內容23-25
• 第二章 金剛石化學鍍鎳及固結磨料研磨墊的制備25-38
• 2.1 引言25
• 2.2 實驗材料及設備25-26
• 2.2.1 實驗材料25-26
• 2.2.2 實驗設備26
• 2.3 金剛石磨粒的表面鍍鎳流程26-31
• 2.3.1 預處理工藝27-29
• 2.3.2 化學鍍鎳工藝29-31
• 2.3.3 后處理工藝31
• 2.4 固結磨料研磨墊的制備及研磨試驗31-33
• 2.4.1 實驗設備及試劑31-32
• 2.4.2 固結磨料研磨墊的制備流程32-33
• 2.4.3 研磨實驗33
• 2.5 鍍鎳金剛石研磨墊的研磨性能評價33-36
• 2.5.1 研磨過程中的摩擦系數34
• 2.5.2 研磨墊的表面形貌34
• 2.5.3 研磨過程中的聲發(fā)射信號34-35
• 2.5.4 工件的材料去除率35
• 2.5.5 工件的表面質量35-36
• 2.6 本章小結36-38
• 第三章 磨粒覆鎳量對固結磨料研磨藍寶石性能的影響38-50
• 3.1 引言38
• 3.2 金剛石鍍覆前后的表面形貌38-42
• 3.2.1 金剛石鍍覆前的表面形貌38-39
• 3.2.2 金剛石鍍覆后的表面形貌39-42
• 3.3 磨粒包覆率對FAP研磨藍寶石過程的影響42-48
• 3.3.1 不同包覆率金剛石研磨過程中的摩擦系數42-44
• 3.3.2 不同包覆率金剛石研磨墊研磨后的表面形貌44-45
• 3.3.3 不同包覆率金剛石研磨過程中的聲發(fā)射信號45-46
• 3.3.4 不同包覆率金剛石研磨后工件的材料去除率46-47
• 3.3.5 不同包覆率金剛石研磨后工件的表面質量47-48
• 3.4 本章小結48-50
• 第四章 鍍鎳金剛石研磨藍寶石的機理研究50-63
• 4.1 引言50
• 4.2 接觸力學經典模型50-53
• 4.2.1 Hertz接觸理論50-52
• 4.2.2 GW接觸模型52-53
• 4.3 磨粒受力模型53-58
• 4.3.1 磨粒切削刃簡化53-54
• 4.3.2 單顆磨粒受力分析54-56
• 4.3.3 磨粒分布假設56-57
• 4.3.4 磨粒脫落過程57-58
• 4.4 研磨過程中的聲發(fā)射分析58-62
• 4.4.1 研磨過程中的聲發(fā)射源58-59
• 4.4.2 聲發(fā)射信號的參數分析59
• 4.4.3 時頻域譜分析59-62
• 4.5 本章小結62-63
• 第五章 總結和展望63-65
• 5.1 總結63-64
• 5.2 展望64-65
• 參考文獻65-71
• 致謝71-72
• 在校期間的研究成果及發(fā)表的學術論文72

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