金属结合剂对金刚石把持力的增强措施及增强机制评述

介绍三种提高金属结合剂对金刚石把持力的措施 ,综述了它们的研究和应用现状 ,并指出研究应用中存在的问题     

稀土对微粉金刚石磨具使用性能影响的研究

本文通过添加稀土元素，探讨了稀土在改善微粉金刚石—铜锡合金复合材料的烧结性质、提高其使用性能方面的作用。实验结果显示，由于稀土的加入使得磨具表面结合剂明显得到细化，金刚石与结合剂界面结合状态大大改善，保证了磨具工作过程中金刚石微粉的有效出刃和正常工作，从而有效的保证了陶瓷的高效、低粗糙度磨削加工     

固结磨料加工硅片的技术进展

随着集成电路(IC)制造技术的飞速发展，为了进一步增加IC芯片的产量和降低单元制造成本，硅片趋向大直径化。高质量、大尺寸硅片的制造对超精密加工技术提出了更加严峻的挑战。简要地介绍了传统的及目前流行的硅片加工工艺，讨论了在线电解修整(ELID)辅助磨抛硅片技术；最后，针对团结磨具中存在的超细磨料团聚问题，介绍了几种新型的磨抛盘制备技术。     

超声振动对单晶硅锯切比能的影响

超声振动能很好地改善硬脆性材料的加工性能,为了探索超声振动锯切比能对单晶硅的影响,本文采用薄金刚石锯片,在有无超声振动的条件下对单晶硅进行锯切实验.实验结果表明:超声振动使锯切材料过程中的比能大幅度降低;2种锯切方式下锯切比能都随着单颗磨粒最大锯切厚度的增大而降低,但普通锯切方式下锯切比能呈幂指数递减趋势,而在超声振动的作用下比能变化趋势转变为良好的线性递减;并且单晶硅材料的去除方式由普通锯切中塑性去除为主导转变为脆性断裂去除,其破碎方式属于微破碎,趋于粉末状破碎,由此在不会对工件表面产生严重损伤的同时使材料去除所消耗的能量得到了有效降低.同时,超声振动使得锯片上的磨粒对单晶硅表面的高速冲击作用,使单晶硅产生大量微裂纹,对单晶硅的微小剥离起到很大作用.因此,超声振动在单晶硅材料的加工中有着很大的发展前景.     

集群磁流变平面抛光加工技术

基于磁流变效应和集群原理提出集群磁流变效应平面抛光技术,对磁极排布方式、端面形状及其尺寸的磁场特性进行静磁场有限元分析优化,结果表明,选取圆柱平底磁极进行同向规律排布时容易形成由多个独立"微磨头"组成的柔性抛光膜,能实现加工表面与"微磨头"的实际接触面积最大化。通过设置"微磨头"尺寸及数量与工件的接触状态,对K9玻璃、单晶硅和单晶6H-SiC三种硬脆材料基片加工出弧形抛光带,试验验证集群磁流变效应抛光膜的集群特性。对加工表面与抛光盘表面之间的间隙、加工时间、磁感应强度和转速等集群磁流变平面抛光工艺参数进行试验优化,并采取优化工艺对三种硬脆材料进行30 min抛光,K9玻璃表面粗糙度从Ra0.34μm下降到Ra1.4 nm,单晶硅从Ra57.2 nm下降到Ra4 nm,单晶SiC从Ra72.89 nm下降到Ra1.92 nm,均能获得纳米级粗糙度表面。     

大切深锯切石材中锯片受力的有限元分析

通过测量大切深锯切石材条件下锯片承受的垂直力、水平力以及主轴消耗的净功率,分析了锯切力在锯切弧区内合力作用点的位置,确定了锯切弧区内载荷的分布情况.在此基础上,利用有限元方法对某一典型锯切参数下锯片基体和锯切弧区内锯齿端面的应力分布情况进行了计算分析.采用屈曲分析研究了使锯片丧失稳定性的临界载荷及其影响因素.研究表明,锯切弧区内锯切载荷基本上按三角形规律分布.锯切弧区内金刚石节块表面前后端应力存在梯度,而且随着节块长度的增大而增大.锯片的临界载荷随着锯片厚度、转速和夹紧比的增大而增大,随着锯片直径的增大而减小.     

弱化处理对钎焊金刚石性能影响的实验研究

为改善高品质金刚石加工过程中很难产生微刃这一劣势,对其进行顶部弱化处理,并研究不同弱化剂对金刚石性能的影响。通过静压强度测试和剪切力测试,分别评价顶部弱化处理对钎焊金刚石磨粒自身静压强度及磨粒与基体的连接强度的影响。实验结果表明:以常规钎焊金刚石相比,弱化处理导致金刚石的静压强度以及金刚石与基体间的连接强度都发生一定程度的减小;不同弱化剂的影响程度有较明显的差异,NiCrBSi要优于NiCrP。     

高速锯切单晶硅的锯切力和锯缝崩边研究

探讨在单晶硅的高速精密锯切中,锯切用量与锯切崩边幅度大小之间的关系。通过使用金刚石薄锯片对单晶硅进行高速锯切,测量和分析不同参数下的锯切力,并结合锯切力比来分析金刚石锯片对单晶硅的锯切中力与崩边相互联系的特征。结果表明:在高速锯切单晶硅过程中,锯切深度、进给速度增大都能引起锯切力与力比的增大,也造成了单晶硅崩边情况更加严重。但是转速的提高则可以使锯切力大幅降低,并有效抑制加工过程中沟槽侧面的崩边问题。锯切深度与进给速度的增加引起锯切力增大时使单晶硅材料更加倾向于脆性断裂而被去除,但是提高转速降低锯切力后可使单晶硅渐转化为塑性去除,有效提高了加工产品质量。     

稀土对金属基金刚石节块力学性能的影响

金属基金刚石工具结合剂中添加少量稀土元素可以细化胎体晶粒,净化金刚石与胎体界面,从而改善结合剂与金刚石的界面结合状态。本研究通过在不同类别金刚石节块中添加或不添加稀土元素,观察其力学性能的变化,并进行比较分析,探讨稀土元素对不同类别金刚石节块力学性能的影响机制。实验结果表明稀土元素对不同类别金刚石节块抗弯强度的影响较为显著,同时,在铜基中加入稀土元素,可以加强金刚石与周围胎体的结合状况,提高胎体对金刚石的把持力。研究成果将有利于促进和推广稀土在金刚石工具制造领域中的应用。     

基于溶胶凝胶法的纳米磨料抛光工具基体特性研究(英文)

相对于传统化学机械抛光(CMP)技术存在的磨料浪费和抛光液污染环境等问题,一种以海藻酸钠(SA)水凝胶为基体的纳米磨料抛光工具开始展现其潜在的应用前景和环保优势.为了解决凝胶干燥成膜过程中基体严重收缩导致的磨料层很薄以及储存过程中基体继续失水引起的工具表面干裂失效等问题,采用了向基体中添加干燥控制化学添加剂(DCCA)的方法;并通过正交实验和极差分析,分析了不同DCCA对基体收缩的影响程度,选择了最佳的添加剂浓度配比.最后通过硅片抛光试验,对改良后的工具加工性能进行了检验.试验结果表明,向基体中添加质量分数为4%的纳米二氧化硅、12%的蔗糖和0.14%的十二烷基硫酸钠(SDS)对基体收缩的抑制效果最明显,磨料层的厚度提高了1.7倍,且在储存过程中不再出现明显的脱水失效.同时,该工具的基体变成了疏松多孔的结构,进而提高了工具的加工性能.