陶瓷基复合材料加工技术及其表面亚表面损伤机制研究进展 被引量：6

1

作者 王晓博 李璐璐 +1 位作者 赵波 宋超胜 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期17-34,共18页

综述了陶瓷基复合材料的传统机械加工、超声辅助加工、激光加工、多能场复合加工等加工方式的研究进展,并简述了几种加工方式的优缺点。对陶瓷基复合材料的表面及亚表面损伤机制进行了总结和分析,包括材料表面亚表面损伤形式、材料表面... 综述了陶瓷基复合材料的传统机械加工、超声辅助加工、激光加工、多能场复合加工等加工方式的研究进展,并简述了几种加工方式的优缺点。对陶瓷基复合材料的表面及亚表面损伤机制进行了总结和分析,包括材料表面亚表面损伤形式、材料表面亚表面理论及模型研究。提出了传统的陶瓷基复合材料加工技术需要进一步优化刀具材料、开发新的刀具结构、优化工艺参数等,以减少加工缺陷。研究了复合加工中材料去除率最大条件下的损伤容限条件、材料加工后的性能保持性等,同时探究了高效高质量的多能场复合加工新方法及其应用理论,以及研究探索了在复杂载荷及动载荷(如动态切削力、高温切削及超声动态冲击载荷)耦合作用下陶瓷基复合材料的内在损伤机理及演化问题。 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 机械加工 超声加工 激光加工 多能场复合加工 表面亚表面

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陶瓷磨削的表面/亚表面损伤 被引量：14

2

作者 邓朝晖 张璧 +2 位作者 周志雄 任莹晖 刘建 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期61-71,共11页

磨削是目前工程陶瓷的主要加工方法 ,本文主要对国内外在陶瓷磨削后工件表面 /亚表面损伤 (主要是微裂纹和表面残余应力 )方面所作的研究成果进行了总结、分析和讨论 ,提出了一些有待研究的问题及其研究思路 .同时就作者所承担项目“纳... 磨削是目前工程陶瓷的主要加工方法 ,本文主要对国内外在陶瓷磨削后工件表面 /亚表面损伤 (主要是微裂纹和表面残余应力 )方面所作的研究成果进行了总结、分析和讨论 ,提出了一些有待研究的问题及其研究思路 .同时就作者所承担项目“纳米结构材料精密磨削及其预报”研究中的临界砂轮磨粒切深 (dc)和被磨工件临界损伤深度 Cr(临界中位裂纹长度 )的预测模型进行了分析 ,并建立了临界砂轮磨粒切深 (dc)理论模型 . 展开更多

关键词 陶瓷磨削 工程陶瓷 金刚石砂轮磨削 表面/亚表面损伤 临界砂轮磨粒切深 临界裂纹长度 微裂纹

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单晶硅片超精密加工表面\亚表面损伤检测技术 被引量：15

3

作者 张银霞 《电子质量》 2004年第7期72-75,共4页

对超精密加工的硅片的表层完整性的精密控制需要以精、准的检测技术为基础,本文概括性 的分析了用于超精密加工硅片的表面\亚表面损伤检测技术,并从破坏性和非破坏性两个角度对检测方 法的应用和发展进行了论述。

关键词 单晶硅片 超精密加工 表面\亚表面损伤 检测方法

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工程陶瓷微缺陷无损检测技术的研究进展 被引量：15

4

作者 田欣利 王健全 +3 位作者 但伟 杨俊飞 郭昉 张保国 《中国机械工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第21期2639-2645,共7页

工程陶瓷材料具有优良的综合性能,加工损伤和本征缺陷临界尺寸很小,对坯料和制品进行无损检测是保证质量和可靠性的重要措施。根据研究和应用现状对工程陶瓷材料表面/亚表面及内部缺陷检测技术进行综述。介绍了常规的液体渗透检测、超... 工程陶瓷材料具有优良的综合性能,加工损伤和本征缺陷临界尺寸很小,对坯料和制品进行无损检测是保证质量和可靠性的重要措施。根据研究和应用现状对工程陶瓷材料表面/亚表面及内部缺陷检测技术进行综述。介绍了常规的液体渗透检测、超声检测和射线检测技术,对几种非常具有发展潜力的无损检测方法进行了阐述和评价。适用于工程陶瓷材料的无损检测方法有很多,但受当前经济和技术条件制约,高效、可靠和智能化的缺陷检测技术仍需重点突破。 展开更多

关键词 工程陶瓷 表面/亚表面缺陷 内部缺陷 无损检测

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单晶硅反射镜的超精密磨削工艺 被引量：13

5

作者 王紫光 康仁科 +2 位作者 周平 高尚 董志刚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1087-1095,共9页

为了实现单晶硅反射镜高效低损伤的超精密加工,研究了基于工件旋转法磨削原理的单晶硅反射镜超精密磨削工艺。通过形貌检测和成份测试的方法分析了该工艺采用的超细粒度金刚石砂轮的组织结构特征,并对单晶硅进行了超精密磨削试验,研究... 为了实现单晶硅反射镜高效低损伤的超精密加工,研究了基于工件旋转法磨削原理的单晶硅反射镜超精密磨削工艺。通过形貌检测和成份测试的方法分析了该工艺采用的超细粒度金刚石砂轮的组织结构特征,并对单晶硅进行了超精密磨削试验,研究了超细粒度金刚石砂轮的磨削性能。通过砂轮主轴角度与工件面形之间的数学关系实现对磨削工件面形的控制。最后,采用超细粒度金刚石砂轮对Φ100mm×5mm的单晶硅反射镜进行了超精密磨削试验验证。试验结果表明,超细粒度金刚石砂轮磨削后的单晶硅表面粗糙度Ra值小于10nm,亚表面损伤深度小于100nm,磨削后的单晶硅反射镜面形PV值从初始的8.1μm减小到1.5μm。由此说明采用该工艺磨削单晶硅反射镜能够高效地获得低损伤表面和高精度面形。 展开更多

关键词 单晶硅反射镜 工件旋转法磨削 表面/亚表面损伤 面形控制 超细粒度金刚石砂轮

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硅片低损伤磨削砂轮及其磨削性能 被引量：10

6

作者 王紫光 高尚 +2 位作者 朱祥龙 董志刚 康仁科 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2689-2696,共8页

针对传统金刚石砂轮磨削硅片存在的表面/亚表面损伤问题,研制了一种用于硅片化学机械磨削加工的新型常温固化结合剂软磨料砂轮。根据化学机械磨削加工原理和单晶硅的材料特性,设计的软磨料砂轮以氧化铈为磨料,二氧化硅为添加剂,氯氧镁... 针对传统金刚石砂轮磨削硅片存在的表面/亚表面损伤问题,研制了一种用于硅片化学机械磨削加工的新型常温固化结合剂软磨料砂轮。根据化学机械磨削加工原理和单晶硅的材料特性,设计的软磨料砂轮以氧化铈为磨料,二氧化硅为添加剂,氯氧镁为结合剂。研究了软磨料砂轮的制备工艺,分析了软磨料砂轮的微观组织结构和成分。通过测量加工硅片的表面粗糙度、表面微观形貌和表面/亚表面损伤,进一步研究了软磨料砂轮的磨削性能。最后,与同粒度金刚石砂轮磨削和化学机械抛光(CMP)加工的硅片进行了对比分析。结果表明,采用软磨料砂轮磨削的硅片其表面粗糙度Ra<1nm,亚表面损伤仅为深度<30nm的非晶层,远好于金刚石砂轮磨削硅片,接近于CMP的加工水平,实现了硅片的低损伤磨削加工。 展开更多

关键词 单晶硅 软磨料砂轮 化学机械磨削 表面粗糙度 表面/亚表面损伤

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氮化硅陶瓷磨削温度与表面裂纹扩展研究 被引量：5

7

作者 李霞 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2021年第6期57-62,68,共7页

工程陶瓷零件的亚表面损伤严重影响其可靠性和使用寿命,因此探究了磨削温度对氮化硅陶瓷表面裂纹扩展的影响。首先,通过K型热电偶测温技术获得磨削参数与磨削温度的关系;其次,通过陶瓷片磨削试验获得陶瓷内部亚表面裂纹扩展情况;最后,... 工程陶瓷零件的亚表面损伤严重影响其可靠性和使用寿命,因此探究了磨削温度对氮化硅陶瓷表面裂纹扩展的影响。首先,通过K型热电偶测温技术获得磨削参数与磨削温度的关系;其次,通过陶瓷片磨削试验获得陶瓷内部亚表面裂纹扩展情况;最后,得出磨削温度对裂纹扩展的改善机制。试验结果表明,随着磨削速度、磨削深度的增加,磨削温度增大;随着进给速度的增加,磨削温度减小。纵向裂纹在陶瓷内部扩展时会产生与原纵向裂纹扩展方向相同或者相近的新纵向裂纹,新纵向裂纹的路径在残余热应力的作用下会改变方向,出现横向裂纹,当新横向裂纹与原横向裂纹扩展路径相交后,会引起陶瓷表面的断裂和剥落。当磨削温度由456℃增加到1035℃时,裂纹扩展深度先由8.1μm减小到3.8μm后,再增大到19.2μm,在603~732℃时,裂纹扩展深度较小,为3.8~5.6μm。研究表明适当的磨削温度对陶瓷亚表面裂纹扩展有抑制作用。 展开更多

关键词 工程陶瓷 磨削温度 表面/亚表面 裂纹扩展 改善机制

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工程陶瓷磨削表面/亚表面损伤的产生及其控制 被引量：4

8

作者 孔令志 赵波 《机械制造与自动化》 2010年第1期63-66,86,共5页

总结讨论了国内外在陶瓷磨削表面/亚表面损伤方面所作的研究及其所取得的成果;讨论了表面/亚表面裂纹和残余应力产生的原因及扩展机理;探讨了控制陶瓷磨削表面/亚表面损伤的途径;指出了当前研究所存在的问题及今后需要努力地方向。

关键词 工程陶瓷磨削 表面/亚表面损伤 表面/亚表面裂纹 残余应力

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基于单颗磨粒磨削的SiCp/Al材料去除机理研究

9

作者 范磊 王娜 尹国强 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第10期126-131,共6页

基于单颗磨粒磨削的仿真和实验,研究了SiCp/Al复合材料的去除机理,并对体积分数为20%和55%的SiCp/Al材料加工表面/亚表面质量进行对比研究。通过建立单磨粒磨削SiCp/Al材料的有限元仿真模型,对材料的去除过程进行仿真模拟,研究了不同磨... 基于单颗磨粒磨削的仿真和实验,研究了SiCp/Al复合材料的去除机理,并对体积分数为20%和55%的SiCp/Al材料加工表面/亚表面质量进行对比研究。通过建立单磨粒磨削SiCp/Al材料的有限元仿真模型,对材料的去除过程进行仿真模拟,研究了不同磨削深度对表面/亚表面质量的影响;通过单磨粒磨削实验验证了仿真结果的准确性,并深入研究体积分数分别为20%和55%的SiCp/Al材料的表面形貌,分析了Al基体与SiC颗粒的去除方式,此外,还研讨了SiC颗粒的塑性去除条件。最后,通过对磨屑形貌的分析,进一步研究了材料的去除机理。 展开更多

关键词 SICP/AL复合材料 单磨粒磨削 材料去除机理 有限元仿真 表面/亚表面质量

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离子交换对磷酸盐玻璃表面裂纹扩展的影响 被引量：3

10

作者 黄利 张磊 +1 位作者 陈伟 胡丽丽 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期104-109,共6页

采用LiNO3和NaNO3混合熔盐在250℃对N31型磷酸盐玻璃表面进行离子交换处理,研究了小离子交换大离子对玻璃表面和亚表面裂纹的扩张作用。利用偏光显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪对离子交换前后玻璃表面形貌和成分进行了测试,根据有限源... 采用LiNO3和NaNO3混合熔盐在250℃对N31型磷酸盐玻璃表面进行离子交换处理,研究了小离子交换大离子对玻璃表面和亚表面裂纹的扩张作用。利用偏光显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪对离子交换前后玻璃表面形貌和成分进行了测试,根据有限源扩散动力学和离子交换表面应力分布理论,分析了离子交换时间和H2O对裂纹扩张的影响。结果表明:在4 h离子交换时间内,随着时间的增加,表面微裂纹的数量、尺寸、深度均有相应的增加;在表面离子半径差效应所产生的张应力作用下,裂纹能够发生扩张;在H2O与玻璃表面裂纹反应的作用下,裂纹将进一步扩展。这种采用离子半径较小的阳离子将玻璃表面离子半径较大的阳离子交换出来的方法,可以用来显示那些难以被观测到的表面和亚表面微裂纹。 展开更多

关键词 离子交换 磷酸盐玻璃 表面和亚表面 裂纹扩张 张应力

原文传递

纯铁低周疲劳表面/亚表面损伤临界折射纵波评价 被引量：2

11

作者 罗忠兵 王新禹 +4 位作者 孟亦圆 金士杰 陈军 林莉 雷明凯 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期67-71,共5页

金属材料构件表面/亚表面损伤严重降低构件的表面完整性。针对早期力学损伤的评价难题,研究了基于临界折射纵波(critically refracted longitudinal wave,LCR)的无损评价方法。以纯铁低周疲劳损伤为对象,分析其循环应力-应变响应及组织... 金属材料构件表面/亚表面损伤严重降低构件的表面完整性。针对早期力学损伤的评价难题,研究了基于临界折射纵波(critically refracted longitudinal wave,LCR)的无损评价方法。以纯铁低周疲劳损伤为对象,分析其循环应力-应变响应及组织形貌演变,建立了LCR波归一化幅值与疲劳加载周次的对应关系,并与常规超声脉冲回波法对比分析。结果表明:对于薄片状试样,LCR波在测试过程中的稳定性显著高于常规超声脉冲回波法,且前者归一化幅值与加载周次呈单调递减关系,后者归一化幅值和超声衰减系数与加载周次关系并不单调,证实LCR波适于工程构件表面/亚表面力学损伤无损评价。 展开更多

关键词 纯铁 表面/亚表面 疲劳损伤 临界折射纵波 脉冲回波

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碳化硅晶圆的表面/亚表面损伤研究进展 被引量：1

12

作者 李国峰 陈泓谕 +5 位作者 杭伟 韩学峰 袁巨龙 皮孝东 杨德仁 王蓉 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第11期1907-1921,共15页

表面无损伤、粗糙度低的半导体碳化硅(4H-SiC)衬底是制造电力电子器件和射频微波器件的理想衬底材料,在新能源、轨道交通、智能电网和5G通信等领域具有广阔的应用前景。4H-SiC衬底的加工过程包括切片、减薄、研磨、抛光和清洗,在4H-SiC... 表面无损伤、粗糙度低的半导体碳化硅(4H-SiC)衬底是制造电力电子器件和射频微波器件的理想衬底材料,在新能源、轨道交通、智能电网和5G通信等领域具有广阔的应用前景。4H-SiC衬底的加工过程包括切片、减薄、研磨、抛光和清洗,在4H-SiC衬底加工过程中引入的表面/亚表面损伤均严重影响材料性能、同质外延薄膜性质,以及器件性能和可靠性。本文将重点介绍4H-SiC晶片在切片、减薄、研磨、抛光等各个加工环节中表面/亚表面损伤的形成和去除机制,基于4H-SiC晶圆表面/亚表面损伤的检测方法,综述亚表面损伤的形貌和表征参量,并简单介绍三种常见的亚表面损伤的消除方法,分析其技术优势和发展瓶颈,对去除亚表面损伤工艺的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 半导体 4H-SIC 衬底晶圆 表面/亚表面损伤 晶圆加工

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SiCp/Al复合材料振动辅助研抛数值模拟的研究 被引量：2

13

作者 刘亚梅 冯洁 +2 位作者 谷岩 林洁琼 孙建波 《机械工程师》 2020年第3期25-29,共5页

为了研究在超声振动辅助研抛过程中,不同工艺参数对SiCp/Al复合材料的影响,采用ABAQUS仿真软件,建立了单磨粒研抛有限元模型,通过单因素实验法对不同工艺参数下,超声振动辅助研抛SiCp/Al复合材料的表面和亚表面损伤进行分析。结果显示,... 为了研究在超声振动辅助研抛过程中,不同工艺参数对SiCp/Al复合材料的影响,采用ABAQUS仿真软件,建立了单磨粒研抛有限元模型,通过单因素实验法对不同工艺参数下,超声振动辅助研抛SiCp/Al复合材料的表面和亚表面损伤进行分析。结果显示,在SiCp/Al复合材料振动辅助研抛过程中,界面损伤和亚表面损伤是影响SiCp/Al表面质量和亚表面损伤的主要因素,随着研抛速度和研抛深度的增大而增大,但是研抛速度过低不利于亚表面损伤的控制;振动频率越大,材料去除率越高,同时能够抑制亚表面损伤;较高的横向振幅能够降低表面粗糙度,抑制亚表面损伤,较高的纵向振幅使工件表面粗糙度增大,但是工件界面层损伤得到有效抑制。 展开更多

关键词 振动辅助研抛 SICP/AL复合材料 去除机理 ABAQUS仿真 表面/亚表面损伤

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碳化硅研抛加工过程中亚表面损伤的研究 被引量：2

14

作者 谷岩 朱文慧 +2 位作者 林洁琼 孙建波 卢发祥 《制造技术与机床》 北大核心 2018年第5期125-131,共7页

碳化硅抛光加工中极易出现表面/亚表面损伤,使其应用受限。基于研抛加工中脆性材料去除机理,建立亚表面损伤深度(SSD)的理论模型。利用有限元仿真模拟了单颗粒抛光加工的过程,分析了不同研抛参数(抛光速度、抛光深度和磨粒顶角)对SSD的... 碳化硅抛光加工中极易出现表面/亚表面损伤,使其应用受限。基于研抛加工中脆性材料去除机理,建立亚表面损伤深度(SSD)的理论模型。利用有限元仿真模拟了单颗粒抛光加工的过程,分析了不同研抛参数(抛光速度、抛光深度和磨粒顶角)对SSD的影响。结果表明,当加工深度大于脆性材料临界切削深度时,材料去除主要是脆性模式;SSD随着磨粒顶角以及抛光深度的增大而增大,随着抛光速度的增加而减小,但是抛光速度过高会不利于亚表面损伤的控制。由于抛光过程中运动学特性,抛光速度对SSD的影响大于抛光深度和磨粒顶角。 展开更多

关键词 碳化硅瓷 研抛加工 表面/亚表面损伤 脆性去除机理 有限元仿真

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工程陶瓷磨削表面残余应力及其分布研究 被引量：1

15

作者 李霞 《机械设计与制造》 北大核心 2022年第10期89-93,共5页

为了探究工程陶瓷磨削后表面残余应力以及残余应力的分布情况。通过磨削实验首先获得氮化硅与氧化锆陶瓷磨削后平行于磨削方向和垂直于磨削方向的表面残余应力,其次通过实验获得磨削表面下不同深度的残余应力分布情况,最后分析了表面残... 为了探究工程陶瓷磨削后表面残余应力以及残余应力的分布情况。通过磨削实验首先获得氮化硅与氧化锆陶瓷磨削后平行于磨削方向和垂直于磨削方向的表面残余应力,其次通过实验获得磨削表面下不同深度的残余应力分布情况,最后分析了表面残余应力与表面去除方式的关系。结果表明:表面残余压应力值随磨削参数的变化呈线性变化;随着磨削表面下深度的增加,残余应力分布由残余压应力向残余拉应力转变,后再转变为压应力并逐渐消失;平行于磨削方向的残余应力值要大于垂直磨削方向的残余应力值;氧化锆陶瓷残余应力值要大于氮化硅陶瓷的残余应力值;随着表面由塑性去除向脆性去除转变,表面残余压应力值逐渐减小,表面质量变差。在磨削加工中应选用较小的进给速度和磨削深度、较大的磨削速度使表面呈现较大的残余压应力,以此来获得较好的表面质量。 展开更多

关键词 工程陶瓷 残余应力 磨削参数 表面/亚表面 去除方式 应力分布

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工程陶瓷磨削表面/亚表面损伤的产生及其控制

16

作者 孔令志 赵波 《航空精密制造技术》 2009年第6期38-40,共3页

讨论了表面/亚表面裂纹和残余应力产生的原因及扩展机理,探讨了控制陶瓷磨削表面/亚表面损伤的途径,并指出了当前存在的问题及今后需要努力地方向。

关键词 工程陶瓷磨削 表面/亚表面损伤 表面/亚表面裂纹 残余应力

原文传递

陶瓷磨削机理及其对表面/亚表面损伤的影响 被引量：11

17

作者 朱洪涛 林滨 +2 位作者 吴辉 于思远 王志峰 《精密制造与自动化》 2004年第2期15-18,共4页

磨削加工是先进陶瓷材料的最常用的加工方法,但常引起被加工零件的表面/亚表面损伤。不同的材料去除方式对表面/亚表面损伤有着显著的影响。若要准确预测和有效控制磨削过程对陶瓷材料造成的表面/亚表面损伤,就必须首先了解陶瓷磨削的... 磨削加工是先进陶瓷材料的最常用的加工方法,但常引起被加工零件的表面/亚表面损伤。不同的材料去除方式对表面/亚表面损伤有着显著的影响。若要准确预测和有效控制磨削过程对陶瓷材料造成的表面/亚表面损伤,就必须首先了解陶瓷磨削的材料去除机理及其与材料表面/亚表面损伤之间的关系。在陶瓷材料磨削机理的研究中,大多使用压痕断裂力学模型或切削加工模型近似处理。在磨削过程中陶瓷材料去除机理一般可分为脆性断裂和塑性变形两大类型。通过对不同材料去除方式对不同的表面/亚表面损伤指标的影响,得出初步结论:对材料去除方式的控制是有效预测和控制材料表面/亚表面损伤的方法。 展开更多

关键词 陶瓷 磨削机理表面/亚表面损伤 脆性断裂 塑性变形

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