論文結(jié)合微波燒結(jié)技術(shù)的特點(diǎn),通過確定陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪材料的組分與配比、仿真分析微波燒結(jié)過程中的電磁場(chǎng)分布、改進(jìn)微波燒結(jié)工藝參數(shù)等手段成功制備出具有良好綜合力學(xué)性能的陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪材料,并對(duì)其力學(xué)性能、微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。同時(shí),設(shè)計(jì)了一套平面磨削用試驗(yàn)臺(tái),研究了不同徑向壓力、磨削速度以及磨削時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)金剛石砂輪節(jié)塊的磨削比、硅片表面粗糙度以及表面形貌的影響,分析了金剛石砂輪節(jié)塊的磨損機(jī)理。將試樣置于高度為150mm的位置燒結(jié)時(shí),過試樣中心的三個(gè)截面的電磁場(chǎng)分布最均勻,電磁場(chǎng)強(qiáng)度梯度較小,有利于均勻加熱以及燒結(jié)出性能最佳的陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪材料。當(dāng)燒結(jié)溫度為800℃,保溫時(shí)間為30min時(shí),金剛石砂輪節(jié)塊力學(xué)性能最佳,洛氏硬度為62.9HRB,抗彎強(qiáng)度為50MPa,SEM圖中陶瓷結(jié)合劑對(duì)金剛石磨粒的潤(rùn)濕包裹情況也最好,氣孔數(shù)量與尺寸適當(dāng)。研究了平面磨削工藝對(duì)硅片的表面粗糙度以及砂輪節(jié)塊的磨削比的影響。結(jié)果表明,硅片的表面粗糙度值隨徑向壓力的增大而逐漸減小,隨磨削速度的增大而先減小后增大,隨磨削時(shí)間的增大而先減小后趨于平穩(wěn)。當(dāng)徑向壓力為22N,磨削速度為200r/min... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

同軸整體

1緒論碩士學(xué)位論文4德國(guó)G＆N公司[20]研發(fā)了一種伸縮式組合砂輪結(jié)構(gòu)，其中粗磨塊的排列與齒輪排列相似，如圖1.2所示，精粗磨的切換是通過砂輪塊的伸縮來實(shí)現(xiàn)的。圖1.2伸縮式組合結(jié)構(gòu)砂輪鄭州磨料磨具磨削研究所的李克華團(tuán)隊(duì)[21]研究制備出精密磨削硅片用金剛石砂輪的樹脂結(jié)合劑，改變了其原有的合成方式，使結(jié)合劑磨損的速度與金剛石磨粒脫落的速度相近。用這種樹脂結(jié)合劑研制的金剛石砂輪磨削硅片，硅片的表面去除率達(dá)到10.236mm3/s，表面粗糙度Ra為5.122nm。雖然金剛石砂輪磨削技術(shù)得到了極大的發(fā)展，但在其研究領(lǐng)域還有一些不足之處，例如砂輪基體材料及制造技術(shù)的開發(fā)、設(shè)計(jì)及其優(yōu)化，以及砂輪新型粘結(jié)劑，特別是適用于制造微細(xì)磨料磨具的粘結(jié)劑的研究[22]。關(guān)于砂輪制備方面的研究主要集中在砂輪結(jié)合劑的組分配方研究、新型砂輪結(jié)構(gòu)研究以及通過磨削試驗(yàn)來評(píng)價(jià)砂輪的磨削性能，砂輪燒結(jié)方式這方面的內(nèi)容較少，而國(guó)外的研究和技術(shù)成果大多都有專利保護(hù)。此外，具有新型組合結(jié)構(gòu)的砂輪雖然在磨削效率、加工精度等方面有很大的優(yōu)勢(shì)，但是他們的結(jié)構(gòu)大多都比較復(fù)雜，制造比較困難，故制造成本也比較高。1.2.1超硬材料砂輪的研究現(xiàn)狀超硬材料砂輪是以人造金剛石或CBN為主磨料，以SiC或剛玉為輔助磨料，再利用結(jié)合劑的粘合作用以及其他輔助材料，在一定的條件下制成的具有一定的形狀、性能和用途的產(chǎn)品，是應(yīng)用最為廣泛的超硬材料工具。金剛石、CBN與其他磨料相比，有許多優(yōu)異的性能，如表1-1所示。與普通磨料相比，金剛石與CBN磨料的磨粒強(qiáng)度、硬度、耐用度、導(dǎo)熱率都較高，且磨削溫度與膨脹系數(shù)都比較小，使用壽命也較長(zhǎng)。因此用金剛石或CBN制成的磨具比普通磨料制成的磨具的磨削性能高得多[23]，而且它們的磨粒磨削刃很尖銳，磨?

碩士學(xué)位論文微波燒結(jié)陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的研究7更容易脫落，不利于延長(zhǎng)砂輪壽命。（a）位于結(jié)合劑中的氣孔（b）位于磨粒之間的氣孔圖1.3磨具中氣孔的分布陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪與其他兩種金剛石砂輪相比有較高的磨削精度與磨削效率，但是砂輪壽命一直是軟肋所在。這是由于陶瓷結(jié)合劑是一種脆性材料，磨削過程中對(duì)金剛石磨粒的把持能力會(huì)很快降低，金剛石磨粒會(huì)很快脫落。近年來，延長(zhǎng)陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的使用壽命，提高磨削質(zhì)量一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[23]。劉小磬等[31]研究了陶瓷結(jié)合劑中Na2O的含量對(duì)耐火度、抗彎強(qiáng)度以及膨脹系數(shù)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：耐火度隨Na2O含量的增加而降低，膨脹系數(shù)隨Na2O含量的增加而增大，在一定范圍內(nèi)，隨Na2O含量的增加，抗彎強(qiáng)度提高，Na2O/（Al2O3+B2O3）的摩爾比為0.5時(shí)，抗彎強(qiáng)度能達(dá)到70MPa。趙玉成等[32]以Li2O-Al2O3-SiO2-B2O3體系作為基礎(chǔ)玻璃，通過添加不同的原料制備出兩種結(jié)合劑（V1和V2），研究了砂輪的抗彎強(qiáng)度與燒結(jié)溫度、結(jié)合劑引入量?jī)烧叩淖兓P(guān)系，并分別用這兩種結(jié)合劑制作出砂輪樣品進(jìn)行磨削試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：V1為玻璃結(jié)合劑，V2為微晶玻璃結(jié)合劑，采用V1制成的金剛石砂輪比采用V2結(jié)合劑制成的金剛石砂輪性能更佳，可用于PCD/PCBN復(fù)合片的粗磨加工。陳強(qiáng)等[33]研究了MgO/SiO2摩爾比的大小對(duì)Na-B-Al-Si-O系陶瓷結(jié)合劑的性能的影響。研究表明：當(dāng)MgO/SiO2的摩爾比由0.09增加到0.35時(shí)，結(jié)合劑的耐火度從800℃降低到725℃，而結(jié)合劑的膨脹系數(shù)呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，用此結(jié)合劑制備的砂輪試樣的抗彎強(qiáng)度最高可達(dá)到95MPa，且壽命是市售砂輪的1.25倍。郜永娟等[34]研究了陶瓷金剛石砂輪的物理性能及磨削性能與硼酸鋁晶須與鋁粉添加量

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]可拆卸電鍍金剛石砂輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 于愛兵,吳磊,洪鑫,何源,吳毛朝,陳秋潔.  機(jī)械設(shè)計(jì)與研究. 2018(02)
[2]硅片低損傷磨削砂輪及其磨削性能[J]. 王紫光,高尚,朱祥龍,董志剛,康仁科.  光學(xué)精密工程. 2017(10)
[3]不同添加劑對(duì)陶瓷金剛石砂輪性能的影響[J]. 郜永娟,李克華,蘇鴻良,劉權(quán)威,史林峰,韓雪,趙秀香.  超硬材料工程. 2017(01)
[4]一種快速檢測(cè)單晶硅亞表面損傷層厚度的方法[J]. 徐樂,郭劍,余丙軍,錢林茂.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2016(11)
[5]硅片精密磨削用砂輪的研究綜述[J]. 任慶磊,魏昕,謝小柱,胡偉.  廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(02)
[6]熱壓燒結(jié)工藝參數(shù)對(duì)超硬磨料砂輪節(jié)塊性能的影響[J]. 余劍武,文丞,黃帥,龍小兵,吳耀.  金剛石與磨料磨具工程. 2016(06)
[7]微波燒結(jié)金剛石-WC硬質(zhì)合金復(fù)合材料研究[J]. 顧全超,彭金輝,許磊,夏仡,張利波.  昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(05)
[8]磨削工藝對(duì)晶片表面粗糙度的影響[J]. 張文斌,王仲康.  電子工業(yè)專用設(shè)備. 2015(03)
[9]MgO/SiO2摩爾比對(duì)金剛石砂輪用陶瓷結(jié)合劑性能的影響[J]. 陳強(qiáng),軒敏杰,王恒,栗正新.  金剛石與磨料磨具工程. 2015(01)
[10]磨PCD刀具用陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的研制[J]. 趙玉成,王明智,王蕾,王盼盼,李亮,胡志敏,孫秋晚,張貝貝.  金剛石與磨料磨具工程. 2014(06)

博士論文
[1]深孔鉆探金剛石鉆頭用FeCoCu預(yù)合金粉的制備及性能研究[D]. 謝德龍.湖南大學(xué) 2016
[2]陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的制備及磨削性能研究[D]. 劉小磐.湖南大學(xué) 2012

碩士論文
[1]陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具的組織結(jié)構(gòu)調(diào)控[D]. 鄭璐.燕山大學(xué) 2016
[2]金屬基金剛石磨具節(jié)塊微波燒結(jié)基礎(chǔ)研究[D]. 黃帥.湖南大學(xué) 2016
[3]金剛石碟輪成型修整陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪的試驗(yàn)研究[D]. 黃武.南京航空航天大學(xué) 2016
[4]微波燒結(jié)氧化鋁基陶瓷刀具的研究[D]. 孫士帥.南京理工大學(xué) 2015
[5]金剛石砂輪用陶瓷結(jié)合劑制備以及結(jié)構(gòu)與性能的研究[D]. 周琪.武漢理工大學(xué) 2014
[6]基于垂直掃描白光干涉測(cè)量法的砂輪磨粒測(cè)量及評(píng)定[D]. 周麗君.華僑大學(xué) 2013
[7]樹脂基金剛石微粉砂輪修整及磨削性能實(shí)驗(yàn)研究[D]. 宋慶彬.湖南大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3256431