一、SiC晶须强化树脂的磨损特性及其在磨削加工中的应用（论文文献综述）
黄云,李少川,肖贵坚,陈本强,张友栋,贺毅,宋康康[1]（2021）在《航空发动机叶片材料及抗疲劳磨削技术现状》文中研究表明随着先进航空发动机向大推重比、轻量化的方向发展,镍基高温合金、钛合金以及陶瓷基复合材料等一系列轻质航空材料不断涌现并被应用,成为航空发动机叶片等关键构件的主要生产材料。然而由于硬质合金的应力集中敏感特性以及复合材料的各向异性和脆断机制,其面临的疲劳失效问题也逐渐凸显。现有研究表明,航空发动机叶片抗疲劳性能与其加工过程有重要关系,进而影响装备的服役性能和服役寿命。磨削作为航空发动机叶片的最终材料去除工艺,在获得精确廓形的同时直接决定了叶片最终的表面完整性状态和抗疲劳性能。为了解新型轻质航空材料特性及其磨削表面抗疲劳性能,进而为面向抗疲劳性能优化的航发叶片加工提供指导,本文对航空发动机叶片的典型材料及抗疲劳磨削技术研究现状进行了归纳总结。首先,简述了典型轻质、高强航空材料特性及其在航发叶片生产中的应用现状;然后,分析了航空发动机叶片的高表面完整性磨削方法及其抗疲劳加工关键技术;最后对航空发动机叶片的抗疲劳磨削研究进行了未来展望。
周雯雯[2]（2021）在《单颗磨粒划擦碳化硅陶瓷基复合材料划擦力及表面损伤研究》文中进行了进一步梳理SiCf/SiC陶瓷基复合材料具有密度小、耐高温、抗冲击和抗氧化能力突出等优点,成为了最具潜力的热结构材料,已应用于航空发动机、核反应堆和单晶炉等高端装备的核心构件。但其制造过程成本高、效率低且表面易损伤,严重制约了SiCf/SiC陶瓷基复合材料的普及应用,且该类材料国内外精密磨削研究仍处于初步阶段。由于该陶瓷基复合材料的强度不均匀性和各向异性,对其高效、低损伤的精密磨削加工技术提出了更高要求。SiCf/SiC陶瓷基复合材料的精密磨削是材料结构和力学特性、砂轮结构、磨削工艺及其应力应变场等要素相互交织作用的成形成性制造过程。针对SiCf/SiC陶瓷基复合材料磨削材料损伤机理的缺失问题,本文采用实验研究和仿真分析相结合的方法,对单颗磨粒划擦SiCf/SiC陶瓷基复合材料的划擦力和表面/亚表面材料损伤进行了研究。电镀制备了单颗金刚石磨粒,基于平面磨床设计搭建了单颗金刚石磨粒划擦实验平台,开展了SiCf/SiC陶瓷基复合材料的横向和纵向划擦实验,实时测量了与切削深度、磨粒形状和纤维取向相关的划擦力并验证了划擦力模型。定性分析了划擦后的复材表面形貌特征,明晰了SiCf/SiC陶瓷基复合材料的主要损伤形式并提出了降低材料损伤的方法,基于SPH法对单颗磨粒划擦进行了仿真模拟,验证了实验结果。本文的主要研究内容和创新点如下:（1）从单颗金刚石磨粒磨削运动过程入手,分析了陶瓷基复合材料的磨削去除过程中不同阶段特征,得到了最大未变形切屑厚度与磨削工艺参数的关系,对磨削力进行了正交分解,进一步推导了磨削力与磨削工艺参数关系,理论模型将进一步指导实验和有限元仿真。（2）研究了SiCf纤维-SiC基体的涂层界面结合机制,明晰了SiCf/SiC陶瓷基复合材料的表/亚表面损伤形式。分析得出,随着载荷的增大,SiCf纤维出现微观裂纹的产生及扩展,径向裂纹导致SiCf/SiC陶瓷基复合材料出现断裂现象,而横向裂纹扩展是材料去除形成切屑的主要原因。（3）为研究SiCf/SiC陶瓷基复合材料的磨削损伤机理,前期对金刚石磨粒进行了电镀制备准备,优化得出#35/40金刚石磨粒的电镀参数。搭建了试验平台开展单颗磨粒划擦试验,测量了划擦力并观察其表面损伤形式,研究了磨粒形状、划痕深度和SiCf取向对复合材料磨削机理的影响。试验结果表明,SiCf/SiC陶瓷基复合材料的划擦损伤形式主要有基体崩碎、纤维裂纹、断裂和拔出等。在SiCf/SiC陶瓷基复合材料划擦过程中,尖锐状磨粒的划擦力更小,且整条划痕的表面损伤范围较扁平状磨粒的小。用扁平状磨粒划擦但纤维取向γ=0°时,划痕形貌中纤维断裂、纤维拔出等损伤形式出现较少。（4）结合SiCf/SiC陶瓷基复合材料的组分和结构,分别以SiC基体、SiCf纤维和SiC-SiCf界面构建单一组分材料模型,建立了单颗金刚石磨粒划擦SiCf/SiC陶瓷基复合材料的SPH仿真模型。仿真结果显示,划擦力随着划擦深度的增大而增大,在0°和90°纤维取向上,划擦力仿真结果中存在一定的差异。相同划擦深度下,90°纤维出现的径向裂纹扩展更为严重。单颗磨粒划擦SPH有限元仿真的结果与单颗磨粒划擦实验定性地描述了SiCf/SiC陶瓷基复合材料的磨削机理和损伤机理较吻合。
迟一鸣[3]（2021）在《铝合金表面激光合金化陶瓷增强铁基复合涂层的微观组织和耐磨性能》文中进行了进一步梳理铝合金比强度高、导电导热性好、易于加工、并且具有一定的耐蚀性,因此在汽车制造、航空航天等领域有着广泛的应用。然而,铝合金表面硬度低、耐磨性差,这些不足极大地限制了其在摩擦磨损环境中的使用。表面改性技术可以在保持铝合金本身优异性能的基础上提高其表面性能,为制造业的“高效、节能”发展提供有效手段。除了热喷涂、电镀、阳极氧化、微弧氧化等表面技术,激光表面改性拥有快速凝固、热影响小、冶金结合好等特点,随着激光器的发展,铝合金表面激光改性技术受到了越来越多的关注。本文设计了“Fe+Al”、“Fe基合金”、“Fe基合金+B4C”、“Fe基合金+B4C+Ti”、“Fe基合金+h-BN”、“Fe基合金+h-BN+Ti”六种合金化材料体系,通过预置涂层法在6061铝合金表面制备出金属间化合物涂层,或以金属间化合物为基、多元陶瓷为增强相的复合涂层,综合讨论了合金化材料成分配比、激光工艺参数等对合金化层组织及性能的影响,并分析了原位生成陶瓷相的界面结构、形核机制及生长机理。使用不同配比的Fe粉和Al粉作为合金化材料,制备得到的合金化层主要由Fe4Al13,FeAl,Fe3Al和α-Al构成组成。富Fe熔体由于比重较大下沉至熔池底部,形成以“白亮带”为特征的过渡区,组织具有分层现象。此外,Fe和Al之间的放热反应促使界面处的基体进一步熔化,最终形成“锯齿状”界面。70Fe-30Al涂层耐磨性最好,磨损体积为基体的9.2%。使用Fe基合金作为预置涂层材料制备的合金化层由先析出的Fe-Al化合物及网状共晶组织构成,合金化层组织均匀致密,硬度约为459 HV0.2,是基体的6.8倍,磨损体积减小至基体的11.33%。选用“Fe基合金+B4C”体系制备的合金化层主要由Fe4Al33,FeAl,Fe3Al,Cr2B,CrB,Cr2B3,AlB2,Cr23C6,Cr7C3,Al4C3,α-Al组成。涂层硬度随预置粉末中B4C添加量的增多逐渐升高,添加20 wt.%B4C时,合金化层硬度高达531 HV0.2,但此时涂层脆性增加,缺陷增多,耐磨性变差。B4C添加量为10 wt.%的合金化层磨损失重最小,仅为基体的18.2%。向“Fe基合金+B4C”材料体系中添加Ti粉能够改善熔池的润湿性,并可通过Ti与B4C的反应原位生成TiC、TiB2等细小的强化相。合金化层主要由Fe4Al13,Cr2B,Cr7C3,TiB2,TiC和α-Al组成,当Ti的添加量提高到45 wt.%时,合金化层中还生成了 Al3Ti。添加30 wt.%Ti的涂层性能最好,硬度高达520 HV0.2,磨损体积仅为基体的7.2%。当Ti的添加量提高到45 wt.%后,合金化层组织的粗化及脆性相Al3Ti的形成导致硬度和耐磨性有所下降。在“Fe基合金+10 wt.%B4C+30 wt.%Ti”合金化层中,TiC小颗粒在先析出的短棒状TiB2表面异质形核,形成了 TiB2/TiC复合组织。两相界面存在[1210]TiB2//[011]TiC和（0001）TiB2//（111）TiC的晶体学位向关系,错配度仅为1.049%,表明TiB2可为TiC异质形核的最有效核心。“Fe基合金+h-BN”材料体系制备的合金化层主要由Fe4Al13,（Fe,Cr）,AlN,Cr2B,FeNx,α-Al等物相组成。激光合金化过程中密度较小的h-BN上浮到熔池表面造成严重烧损,且其含量增加到10 wt.%时熔池燃烧剧烈、合金化层稀释率过高,硬度和耐磨性急剧下降。向“Fe基合金+h-BN”材料体系中添加Ti粉能够减少预置涂层材料的烧损、改善熔池的润湿性,并通过Ti与h-BN的反应原位生成TiN,TiB2和TiB等强化相进一步提高表面性能。在熔池凝固过程中,AlN以亚稳态面心立方结构在先析出的颗粒状TiN表面异质形核并包围其生长,形成TiN/AlN复合组织。两相的晶面错配度约为9%,为中等有效形核。在室温、200℃和400℃下,添加15 wt.%Ti的合金化层磨损体积分别为相同条件下基体的8.2%、7.4%和10.1%,耐磨性显着提高。
卢守相[4]（2020）在《铝基复合材料小孔低损伤加工方法的研究》文中研究表明铝基复合材料因具有高比强度和比刚度、低线膨胀系数和高热导率等优良特性,在精密仪器、光学系统、电子封装等领域的结构和功能零部件上得到越来越广泛的应用。由于增强相SiC颗粒与铝合金基体的物理、力学性质相差巨大,在加工过程中极易出现界面脱粘、SiC颗粒断裂,诱发加工损伤的形成,SiC颗粒的高硬度还会导致刀具的严重磨损。尤其对于小直径光孔或螺纹孔,孔口位置极易出现不可修复的崩边损伤,钻头和丝锥极易发生断裂,甚至卡在孔内无法取出,造成工件报废。铝基复合材料制孔损伤问题已经成为制约其工程应用的技术瓶颈,影响了关键型号产品的研发进度。国内外学者在复合材料加工技术方面开展了大量的研究,但对铝基复合材料制孔损伤机理的研究仍不够深入,对于小直径光孔、螺纹孔的高质高效加工仍缺乏有效的加工工艺方法。本文以对铝基复合材料钻孔损伤形成机理的研究为切入点,在理解损伤机理及其影响因素作用规律的基础上,提出了采用磨削加工方法抑制孔口崩边损伤的策略,采用超声振动辅助磨削制孔方法实现了小孔低损伤高效加工,在此基础上提出采用螺旋铣磨方法加工内螺纹,研制出微小螺纹螺旋铣磨刀具,成功解决了国家相关工程急需的小直径光孔和小螺纹孔加工的棘手难题。论文主要研究内容和取得的成果如下:（1）在铝基复合材料钻孔损伤形成机理方面,通过对钻孔损伤典型特征的观察,提出了综合考虑崩边直径比、崩边高度比和崩边体积比的钻孔损伤评价方法,采用摄影观察法和显微观察法对铝基复合材料钻孔出口损伤形成过程的材料变形行为进行研究,并且试验研究了影响崩边损伤的重要因素及其对崩边损伤的影响规律,结果表明:崩边损伤形成过程中材料的变形可分为稳定切削、横刃挤压、弯曲变形、裂纹扩展以及损伤形成五个阶段,孔口剩余材料支撑刚度不足,发生弯曲变形,在主副切削刃交点与工件底面弯曲点之间形成负剪切面,负剪切面附近裂纹扩展形成崩边损伤;轴向力、钻孔温度的升高和刀具磨损的加剧都会使崩边损伤更为严重。（2）在深刻理解铝基复合材料钻孔损伤机理的基础上,提出了采用磨削制孔方法解决小孔加工时刀具易断和损伤严重的问题,开展了单颗磨粒划切试验以揭示铝基复合材料磨削加工机理,建立了磨削制孔的单颗磨粒未变形切屑截面模型和磨削力模型,结果表明:铝基复合材料的单颗磨粒宏观去除过程更接近于金属材料,在单颗磨粒划切过程中,存在基体的塑性变形、SiC颗粒的断裂和脱粘以及磨粒与工件材料的摩擦;铝基复合材料的磨削力包括塑性变形抗力、摩擦力和颗粒断裂与脱粘抗力,其中摩擦力对磨削制孔轴向力和扭矩的贡献最大,而摩擦力的热效应对刀具寿命和加工损伤都有不利影响。（3）为解决普通磨削制孔加工效率低和刀具磨损的问题,引入超声振动,理论分析了超声振动对磨粒切入切出过程的影响,试验研究了加工参数对铝基复合材料小孔超声振动辅助磨削轴向力的影响,并以Φ2mm小孔为例开展了加工工艺试验,结果表明:降低磨削制孔的未变形切屑厚度,增大超声振幅有利于降低轴向力,但振幅过大时轴向力不降反升,存在最优振幅使轴向力最小,本文加工参数范围内最优振幅接近7.25μm;采用超声振动辅助磨削制孔方法加工铝基复合材料Φ2mm小孔,与普通磨削制孔相比,轴向力降低了 56.8%～83.2%,加工效率提高了 5倍以上,加工44个孔后仍能保持较低的制孔损伤,验证了该方法的可行性。（4）针对铝基复合材料小孔螺纹加工难题,提出了螺旋铣磨螺纹的工艺方法,建立了螺旋铣磨方法的原理误差数学模型,并对影响原理误差的各个因素进行了分析。基于原理误差模型,优选螺纹加工刀具参数,研制出专用刀具,以M2螺纹为例进行了加工试验,对螺纹加工表面质量、螺纹形状精度以及刀具磨损进行了分析,成功加工出螺纹中径误差0.08%、角度误差0.3%、精度等级H4的高精度螺纹,验证了该方法的可行性。论文研究工作和取得的成果不仅揭示了铝基复合材料制孔损伤的形成机理及其影响因素的作用规律,发展了颗粒增强金属基复合材料低损伤加工技术,而且成功解决了铝基复合材料小孔和小螺纹孔的加工难题,为国家相关重点工程型号产品中涉及的铝基复合材料精密高效加工提供了可靠的工艺手段。
姜文庄[5]（2020）在《SiCf/SiC复合材料细长薄壁管件外表面加工技术研究》文中进行了进一步梳理碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（SiCf/SiC复合材料）具有硬度高、耐高温、化学稳定性好、耐辐射、热中子吸收截面小等诸多优点,在航天航空领域具有广阔的应用前景。在能源领域,由于其经济性、安全性、高事故容错能力等特性受到广泛关注,但SiCf/SiC复合材料硬度高、脆性大、各向异性明显,内部存在大量气孔缺陷,在加工过程中容易产生毛刺、纤维断裂、基体破碎等多种加工缺陷,同时其具有长度大、直径小,壁厚薄,在加工过程中难以定位、夹持,并容易出现震颤、断裂的现象,因此其二次加工困难严重制约了SiCf/SiC复合材料的发展。本文对SiCf/SiC复合材料细长薄壁管件外表面加工技术展开研究,探究工件的装夹方式、加工工艺方法,材料的去除机理、加工缺陷、表面加工质量粗糙度,刀具磨损规律等,具体研究内容如下:（1）针对SiCf/SiC复合材料细长薄壁管件的结构特点,提出使用两端内孔定位的方法,并实现一端夹紧,一端轴向浮动辅助支撑。通过实验对两种金刚石刀具进行对比,;提出高速点磨削的的加工工艺方法,搭建实验平台。（2）探究磨粒对不同方向纤维束的作用机理,探究材料的去除机理,并对材料的加工破损和缺陷进行观察分析,包括管件断裂、崩碎、毛刺、纤维脆性断裂等、（3）探究主轴转速、磨削深度、刀具进给速度、磨粒直径对表面微观形貌和粗糙度值的影响,获得最佳工艺参数范围。分析刀具的磨损形式,得出磨粒的磨耗磨损是刀具磨损的主要形式;进行刀具磨损实验探究,得到了刀具磨损量与磨削距离的规律,发现粒度为80目的电镀金刚石磨头最适合于该材料的磨削加工,提出了解决降低刀具磨损对工件直径影响和减少换刀次数、提升加工效率的策略。对300mm长工件进行加工,获得较好的加工成果
史玉凯[6]（2020）在《铣削参数对GH4169高温合金表面完整性及低周疲劳性能影响》文中指出镍基高温合金GH4169是广泛应用在航空航天领域中的一种难加工材料,因其在高温高应力的工作环境中服役,经常会出现低周疲劳失效。不同的加工方式、切削参数都会对加工后零部件的疲劳性能产生影响。因此,本篇论文主要研究不同铣削参数对加工后零件低周疲劳性能的影响。以不同铣削参数下的表面完整性指标为基础,探究铣削参数对切削试样表面完整性指标的影响,从而通过表面完整性的差异来揭示造成低周疲劳性能差异的原因。在此基础上,建立了不同铣削参数与表面完整性指标的数学模型,以及表面完整性指标与不同铣削参数和低周疲劳寿命的数学模型。为预测铣削加工后零部件的低周疲劳周次提供了计算基础。首先,对需要实验的样品进行不同铣削参数下的加工,包括了铣削（槽铣）,线切割和磨削过程。加工完成后对其金相及元素进行了分析,实验所用GH4169晶粒尺寸在100μm左右。对于铣削后试样表面完整性的探究,采取了实验测试分析方法。主要研究的表面完整性指标为外部效应中的表面粗糙度和内部效应中的显微硬度和残余应力。从铣削表面的内外部效应综合分析不同铣削参数对于GH4169表面完整性的影响,以优化铣削工艺参数。最后,测试了不同铣削参数下试样的低周疲劳寿命,建立了低周疲劳寿命关于表面显微硬度,表面残余拉应力和应力集中系数之间的数学模型。分析了疲劳断口的特性,揭示了 GH4169低周疲劳断裂的机理。并且通过铣削参数与各种表面完整性之间的数学公式得出铣削参数对于低周疲劳寿命的影响公式。结果表明:铣削参数对试样低周疲劳寿命影响程度为:切削深度>切削速度>进给速度。通过铣削参数的给定,可以大致估算铣削试样低周疲劳寿命的长短。对于铣削速度和铣削深度的把握可以有效改变铣削出零件的低周疲劳寿命。在确保加工效率的前提下,建议采取较小的铣削速度,较大的铣削深度来进行铣削加工。观测断口形貌得到GH4169断裂的机理为:试样在高于屈服强度的载荷循环作用下,内部产生塑性变形,引起疲劳裂纹源的萌生和扩展,最终导致试样的断裂,其断裂的模式是韧-脆混合断裂模式。
殷景飞[7]（2020）在《硅片磨削亚表面损伤的偏振激光散射检测研究》文中研究指明单晶硅是半导体产业的主要衬底材料,广泛应用于集成电路、光伏电池等产业中,是支撑当今半导体产业乃至社会技术发展的基础材料。单晶硅作为一种典型的硬脆材料,磨削是其最常用的加工方式,然而磨削中不可避免地引入亚表面加工损伤,破坏硅片加工表面完整性,降低最终零部件的性能和寿命。检测单晶硅亚表面损伤能够指导后序损伤去除工艺优化,对于提高单晶硅整体加工效率和加工质量意义重大。然而目前缺乏高效的方法检测硅片磨削亚表面损伤,导致了硅片的整体加工效率低,成本高。为此本文深入研究了单晶硅磨削亚表面损伤偏振激光散射检测方法。首先研究了不同磨削参数下,单晶硅亚表面损伤的分布规律。然后根据电磁场散射理论,建立了亚表面损伤散射电磁场模型,阐述了偏振激光散射检测原理;进而结合亚表面损伤的分布,设计并搭建了偏振激光散射检测系统,研究了不同磨削参数磨削的硅片中亚表面损伤的偏振激光散射检测信号的分布规律,建立了偏振激光检测信号与亚表面裂纹深度的关联关系。该研究对硅片磨削亚表面损伤偏振激光散射检测的发展和应用具有重要的指导意义和应用价值。论文主要的研究内容和结论如下:（1）研究了不同磨削工况下,硅片亚表面损伤形态分布和深度分布。通过数学统计的方法,研究了#400砂轮和#600砂轮磨削硅片亚表面损伤的分布形态,研究结果表明,当采用粗磨粒磨削单晶硅片时,亚表面裂纹倾向沿{111}解理面形成;然而当采用细磨粒磨削时,亚表面裂纹不再倾向于沿{111}晶面形成。基于亚表面损伤的形成机理,采用位错动力学描述加工区域微观的位错移动和裂纹萌生,采用断裂力学描述宏观的裂纹扩展,建立了单晶硅磨削亚表面损伤深度的物理预测模型,并通过实验验证了模型的适用性和准确性。基于亚表面损伤深度预测模型,阐述了亚表面损伤分布规律,指出磨削硅片表面从中心到边缘,磨粒磨削深度逐渐增加,磨削区域材料的加工应变率逐渐减小,材料动态脆性逐渐减小,进而导致从中心到边缘亚表面损伤深度逐渐增加。（2）基于电磁场散射理论,建立了单晶硅亚表面损伤散射电磁场模型,阐述了偏振激光散射检测原理,结合磨削亚表面损伤分布,研究了磨削表面和亚表面损伤偏振激光散射电磁场的分布规律。研究表明,线偏振光检测磨削亚表面损伤时,磨削表面单次散射具有保偏性,而亚表面损伤多次散射使线偏振光发生退偏,检测退偏信号实现亚表面损伤检测;对于磨削表面散射,随着表面粗糙度和入射角的增大,磨削表面多次散射增多,表面粗糙度对偏振激光散射检测的影响增大,当入射角为0°时,磨削表面粗糙度对偏振激光散射检测的影响最小;对于亚表面损伤散射,不同的入射激光的偏振状态,即s偏振光和p偏振光在硅片-裂纹界面和裂纹-硅片界面的散射规律不同,研究表明,s偏振光散射造成的退偏信号更大,更有利于检测亚表面损伤,结合磨削硅片亚表面损伤的分布,提出了采用s偏振光垂直入射磨削表面的检测方案。（3）基于所提的检测方案,设计并搭建了硅片磨削亚表面损伤偏振激光散射检测系统,研究了磨削表面粗糙度和亚表面损伤对偏振激光散射检测的影响程度。理论计算发现,由表面散射引起的退偏信号远小于亚表面损伤散射的退偏信号。不同表面粗糙度和亚表面损伤的硅片的实验检测结果表明,亚表面损伤是影响偏振激光散射检测的主要因素,表面粗糙度对于偏振激光散射检测的影响可以忽略。（4）研究了磨削残余应力对偏振激光散射信号的影响规律。研究表明,残余应力通过光弹效应影响偏振激光散射检测,当入射激光的偏振方向与残余应力的主应力方向平行或者垂直时,残余应力对偏振激光散射检测没有影响。根据磨削表面残余应力的分布规律,指出磨削表面残余应力的主应力方向与表面磨纹一致,提出了适用于检测单晶硅磨削亚表面损伤的偏振激光散射检测方法,该方法指出在单晶硅磨削亚表面损伤偏振激光散射检测中,使入射激光的偏振方向沿硅片表面磨纹走向进行检测,可最大程度减小残余应力的影响,提高亚表面损伤的检测精度。（5）研究了不同磨削参数和磨削工艺下的亚表面损伤偏振激光散射检测信号分布规律,建立了偏振激光散射检测信号与亚表面损伤分布的关联关系。研究表明,偏振激光散射检测信号取决于亚表面损伤深度和亚表面损伤密度,其中亚表面损伤深度为主要影响因素,当引入的亚表面损伤深度相当时,偏振激光散射检测需要考虑亚表面损伤密度的影响。偏振激光散射检测可检测出深度最小为0.1 μm的亚表面损伤,检测信号与亚表面损伤深度具有幂指数关系。
石栋[8]（2019）在《超声辅助单晶SiC晶片的研磨与化学机械抛光研究》文中认为单晶碳化硅（Silicon Carbide,SiC）是第三代半导体材料,也称为宽禁带半导体材料。与第一代半导体材料硅（Silicon,Si）和第二代半导体材料砷化镓（Gallium Arsenide,GaAs）相比,SiC在使用性能上具有显着优势,比如耐高温、抗辐射、工作在高压与高频条件下。因此,对于极端换环境或大功率下工作的光电元器件而言,它是理想的衬底材料。但其高硬度、易脆性与强化学惰性,却使得SiC晶片的薄化与表面的光滑无损倍显困难。一方面,材料本身工艺性能差;另一方面衬底晶圆的工艺要求却很高,因为作为集成电路制造的必要元件,其外延层要求衬底表面平坦光滑、尽可能无缺陷损伤。同时,在智能化与物联网等技术的推动下,集成电路芯片的功能与应用均得到拓展,而高端芯片的这些功能要求也必然使得衬底晶圆厚度与表面性能朝着薄化与超光滑无损趋势发展。如人工智能（artificial intelligence,AI）芯片,需要实现深度学习、具备强大的感知能力等,导致其在功耗、可靠性与体积方面都有更高的要求,从而使得集成电路的特征尺寸与集成度向物理极限逼近。因为芯片的薄化能够减少内阻,提升芯片散热性能,增强电路稳定性,缩小芯片体积。再有如MEMS器件、可穿戴智能装备等均要求芯片小型化、薄化。本文针对单晶SiC晶片的高硬度、易脆性及强化学惰性导致的薄化与表面的光滑无损倍显困难的工艺问题,利用超声振动辅助技术,研究了超声辅助单晶SiC晶片的自由磨料研磨与化学机械抛光。通过理论分析与数值仿真的方式,分别揭示了SiC晶片在上述两种工艺下的材料去除机理与表面创成特点;同时设计制造了试验装置,在此基础上,进行了相关试验并对试验结果进行了分析。论文主要的研究内容如下:（1）分析了脆性材料在印压与刻划中的力学响应及其产生机理,在此基础上,通过ls-dyna软件中SPH耦合FE的方法,对单个磨料印压与刻划单晶SiC进行了模拟研究。分析了常规自由磨料研磨下磨料的主要三种力学状态,即二体磨损、三体磨损与自由无作用状态。于是得到了超声振动辅助下磨料在三种力学状态下的动力学变化规律:二体磨损磨料在原水平运动基础上,复合法向简谐运动周期性作用于试件表面,自由无作用状态磨料被激活而随机冲击试件表面,三体磨损磨料对试件表面进行冲击或冲压作用。对于磨料的二体磨损,采用刻划的方式对单晶SiC表面分别进行了不同刻划速率与刻划深度的仿真模拟;对于超声辅助下磨料的力学特性变化,探究了磨料在不同印压速率、冲击角度以及不同频率下对单晶SiC的力学作用。（2）分析了化学机械抛光机理与材料去除模型,在此基础上,从考虑较少但影响重大的流体作用角度出发,对超声辅助化学机械抛光中流体的性能以及磨料的动力学变化进行了仿真研究。分析了超声振动下流体的空化现象,对空化作用下流体的压强与温度变化进行了定量分析,同时分析了超声作用下的声化学效应。应用多相流中的VOF与DPM模型,通过文献中的CFD模拟结果,对比探究了超声辅助化学机械抛光与常规化学机械抛光中流体的性能参数如压强、温度、流速等,为后续的试验以及结果分析奠定了理论基础。（3）分析了常规单面自由磨料研磨工艺系统的组成与动力学原理,以此为依据,为实现试样法向的超声振动以及加工负载的在位连续调节,设计制造了超声振动辅助试验装置,用于后续的试验探究。对关键功能部件进行了设计与制造,研究了试样的定位方法并论述了装置的操作过程。重点研究设计了阶梯型变幅杆,通过模态与谐响应分析验证了设计的正确性;通过阻抗分析与激光多普勒测振仪,对加工后的变幅杆实物进行测试,结果满足试验要求。此外,建立了超声动力组件的简化等效模型,并据此对试样进行了受力分析。（4）利用自行设计制造的超声辅助装置,对单晶SiC晶片的超声辅助自由磨料研磨进行了试验探究。通过正交方法对研磨压力、磨盘转速、磨料粒径与超声功率进行了试验设计(L27(313)),结合信噪比与灰色关联方法对试验结果进行了分析。分别探究了以材料去除率、粗糙度Ra与Rmax为指标时,对工艺参数的影响规律与最佳工艺参数组合;分析了同时以材料去除率、粗糙度Ra与Rmax为综合指标时,工艺参数对综合性能的影响并确定了参数的优选组合。进一步,扩大了超声振幅的范围,探究分析了大幅值对单晶SiC晶片的研磨效果。研究了不同材质研磨盘下超声研磨与常规研磨单晶SiC晶片的材料去除率与表面创成特点。（5）利用自行设计制造的超声辅助装置,对单晶SiC晶片的超声辅助化学机械抛光进行了试验研究。首先采用化学机械抛光用抛光液对单晶SiC晶片进行腐蚀试验,通过对比分析常规腐蚀与超声振动腐蚀后单晶SiC晶片的表面成分,明确了超声辅助能够促进化学机械抛光过程中的化学腐蚀。通过研磨与化学机械抛光的组合试验,结果表明超声辅助研磨与超声辅助化学机械抛光组合能够提高单晶SiC的抛光效果。进一步,通过超声辅助组合工艺,对单晶SiC晶片进行了试验,结果表明,能够以较高的效率实现单晶SiC晶片的薄化与表面的光滑无损。
许陆昕[9]（2019）在《碳化硅陶瓷超声振动磨削表面质量研究》文中进行了进一步梳理以碳化硅为材料的反射镜正不断应用于各种光学系统中。然而碳化硅陶瓷在磨削时存在着磨削力较大、表面粗糙度较高、磨削效率与表面质量难以提升等问题,在使用小直径砂轮磨削碳化硅光学曲面和内孔时表面质量问题更为严重。超声振动磨削将普通磨削与超声加工相结合,是一种非常适合用于硬脆材料加工的复合磨削技术,可以有效的降低磨削力,提高材料去除率,降低表面粗糙度,提高磨削表面质量。本文针对碳化硅陶瓷磨削时存在的问题,进行了碳化硅陶瓷超声振动磨削表面质量的研究,主要的工作内容与结论如下:（1）分析了小直径砂轮的磨削过程,在此基础上提出了小直径砂轮线速度小、磨粒与工件接触长度小导致单颗磨粒最大磨削厚度大;有效磨粒数少导致磨粒划痕的重叠度减少,残留材料体积大;砂轮接长杆较细长导致系统刚性差、磨削过程不平稳从而磨削效率与质量难以提高这一问题。进行了超声振动磨削的运动学分析,研究了超声振动磨削的表面创成机理,结果发现超声振动磨削非常适合应用于小直径砂轮的磨削。（2）进行了小直径砂轮碳化硅陶瓷超声振动磨削和普通磨削的对比试验。研究分析了主要工艺参数对磨削表面质量的影响。结果表明,与普通磨削相比,超声振动磨削的磨粒轨迹相互交叉叠加,工件表面形貌更加均匀,表面质量更高;超声振动磨削降低了磨削力,抑制了系统的低频振动,提高了系统的刚性,使磨削过程更加稳定,提高了表面质量。超声振动磨削的磨削力随砂轮线速度和超声振幅的增加而降低,随工件进给速度和磨削深度的减小而降低;表面粗糙度随磨削用量和超声振幅变化的规律与磨削力相同。在砂轮线速度vs=1.8815.07m/s,工件进给速度vw=3753000mm/min,磨削深度ap=0.0050.035mm,超声振幅A=0.54.6μm范围内,超声振动磨削能够降低垂直于磨削方向的表面粗糙度Ra=2.0%33.8%,能够降低法向磨削力1.9%30.8%,切向磨削力1.6%22.1%。在砂轮线速度vs=15.07m/s,工件进给速度vw=1000mm/min,磨削深度ap=0.01mm,超声振幅A=4.6μm时超声振动磨削能得到最低的表面粗糙度Ra=0.25μm。砂轮线速度、工件进给速度较低时,超声振动磨削的效果更加明显。（3）采用超声振动磨削碳化硅陶瓷,能够在不提高砂轮线速度的情况下得到较低的磨削力和表面粗糙度,获得较高的表面质量;而在同样的磨削力与表面粗糙度要求下,超声振动磨削可以选用更高的工件进给速度与磨削深度,从而提高磨削效率,因此,超声振动磨削可以有效地解决小直径砂轮磨削碳化硅时存在的问题。
赵智航[10]（2019）在《螺旋有序排布CBN-WC-10Co纤维刀具加工铝合金的切削性能研究》文中认为铝合金在工业生产中应用极其广泛,特别是随着科学技术的高速发展,对铝合金的加工需求日益增多。然而,一般刀具对铝合金的切削加工中,加工效率高,但加工精度低;而传统砂轮对铝合金的磨削加工中,加工精度高,但加工效率极低。基于此矛盾,本文提出并制备了一种集砂轮和一般刀具优点于一身的新型纤维刀具,即用CBN-WC-10Co纤维代替传统砂轮磨粒,其纤维沿着刀具呈螺旋有序排布,并开展了 CBN-WC-10Co纤维与传统CBN砂轮、圆盘铣刀加工铝合金Al6061的对比性实验,从加工表面形貌、表面粗糙度、切削力、回弹率和材料去除率等方面进行了探讨和分析,为确保加工精度的同时提高铝合金的加工效率提供了一种新思路,对加工铝合金具有一定的现实意义。主要研究内容如下:（1）研究了螺旋有序排布纤维刀具的制备工艺:介绍了纤维刀具的制备,分析了螺旋有序排布纤维刀具的不同排布方式的优缺点,提出了螺旋有序排布纤维刀具的成型方法,探讨了分步成型和整体热压成型的优劣,从而确定了螺旋有序排布纤维刀具的制备工艺,制备了一种螺旋有序排布CBN-WC-10Co纤维刀具。（2）开展了螺旋有序排布纤维刀具与传统树脂结合剂CBN砂轮加工铝合金Al6061的对比试验研究。选择用砂轮转速、切削深度、工件速度三个加工参数来进行正交实验,得出相应的表面粗糙度、表面形貌、回弹率以及切削力等变化规律。实验结果表明,螺旋有序排布纤维刀具与普通CBN砂轮相比,螺旋有序排布纤维刀具的容屑空间大、材料去除率高,其表面粗糙度足以与传统CBN砂轮相媲美。（3）开展螺旋有序排布纤维刀具与传统圆盘铣刀加工铝合金A16061的对比试验研究。通过对加工转速、切削深度、工件速度三个加工参数进行正交实验,得出相应的表面粗糙度、表面形貌、材料去除率等变化规律。实验结果表明,螺旋有序排布纤维刀具与传统圆盘铣刀相比,加工表面质量比传统圆盘铣刀好,加工表面粗糙度低,其材料去除率小于传统圆盘铣刀。
二、SiC晶须强化树脂的磨损特性及其在磨削加工中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、SiC晶须强化树脂的磨损特性及其在磨削加工中的应用（论文提纲范文）
（2）单颗磨粒划擦碳化硅陶瓷基复合材料划擦力及表面损伤研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 碳化硅陶瓷基复合材料的性能特点及应用 |
| 1.3.1 碳化硅陶瓷基复合材料的性能特点 |
| 1.3.2 碳化硅陶瓷基复合材料的应用 |
| 1.4 陶瓷基复合材料加工技术国内外研究现状 |
| 1.4.1 陶瓷基复合材料磨削机理国内外研究现状 |
| 1.4.2 陶瓷复合材料表面损伤研究现状 |
| 1.5 课题研究方案及主要内容 |
| 1.5.1 问题的提出 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 2 单颗磨粒划擦过程划擦力及损伤理论模型 |
| 2.1 陶瓷基复合材料去除分析 |
| 2.2 单颗磨粒划擦力模型 |
| 2.2.1 单颗磨粒划擦运动过程分析 |
| 2.2.2 划擦力分析 |
| 2.3 碳化硅陶瓷基复合材料界面结合机制和断裂模式 |
| 2.3.1 碳化硅陶瓷基复合材料界面结合机制 |
| 2.3.2 碳化硅陶瓷基复合材料断裂模式 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 碳化硅陶瓷基复合材料单颗磨粒划擦实验 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单颗磨粒划擦陶瓷基复合材料实验设计 |
| 3.2.1 单颗磨粒划擦实验装置 |
| 3.2.2 划擦实验方案 |
| 3.2.3 单颗磨粒划擦工具设计 |
| 3.2.4 单颗金刚石磨粒制备 |
| 3.3 单颗磨粒划擦实验结果及分析 |
| 3.3.1 与磨粒形状有关的划擦力分析 |
| 3.3.2 与纤维取向有关的划擦力分析 |
| 3.3.3 与磨粒形状有关的划痕表面微观形貌 |
| 3.3.4 划痕表面损伤 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 单颗划擦碳化硅陶瓷基复合材料有限元仿真分析 |
| 4.1 算法简介 |
| 4.2 单颗磨粒划擦碳化硅陶瓷基复合材料建模 |
| 4.2.1 材料模型及参数 |
| 4.2.2 有限元模型 |
| 4.3 仿真结果及讨论 |
| 4.3.1 切削深度对磨削力的影响 |
| 4.3.2 碳化硅陶瓷基复合材料表/亚表面损伤 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）铝合金表面激光合金化陶瓷增强铁基复合涂层的微观组织和耐磨性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 铝及铝合金表面改性技术 |
| 1.2.1 阳极氧化 |
| 1.2.2 电镀、化学镀 |
| 1.2.3 热喷涂 |
| 1.2.4 微弧氧化 |
| 1.2.5 激光表面改性 |
| 1.3 铝合金表面激光合金化技术的研究进展 |
| 1.3.1 激光合金化工艺 |
| 1.3.2 涂层材料设计原则 |
| 1.3.3 合金化层材料体系 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 试验材料及研究方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.1.1 基体材料 |
| 2.1.2 涂层材料 |
| 2.2 激光合金化试验 |
| 2.2.1 样品制备 |
| 2.2.2 预置涂层制备 |
| 2.2.3 激光合金化 |
| 2.3 材料表征与性能测试 |
| 2.3.1 金相试样制备 |
| 2.3.2 扫描电子显微镜分析 |
| 2.3.3 电子探针分析 |
| 2.3.4 X射线衍射分析 |
| 2.3.5 透射电子显微镜分析 |
| 2.3.6 显微硬度测试 |
| 2.3.7 磨损试验 |
| 2.3.8 三维磨损形貌分析 |
| 第3章 Fe-Al合金化层的微观组织和耐磨性能 |
| 3.1 涂层材料设计 |
| 3.2 激光合金化Fe-Al涂层的组织与性能 |
| 3.2.1 合金化层的物相组成 |
| 3.2.2 合金化层的宏观形貌和截面形貌 |
| 3.2.3 合金化层的微观组织结构 |
| 3.2.4 合金化层的硬度及耐磨性 |
| 3.3 激光合金化JG-3 Fe基合金涂层的组织与性能 |
| 3.3.1 试验设计及初步分析 |
| 3.3.2 合金化层的物相分析 |
| 3.3.3 合金化层的微观组织结构 |
| 3.3.4 合金化层的硬度及耐磨性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 激光合金化Fe基合金-B_4C-Ti复合涂层的组织和性能 |
| 4.1 B_4C添加量对合金化层的影响 |
| 4.1.1 合金化层的宏观形貌 |
| 4.1.2 合金化层的物相组成 |
| 4.1.3 合金化层的微观组织结构 |
| 4.1.4 合金化层的硬度及耐磨性 |
| 4.2 活性元素Ti对合金化层的影响 |
| 4.2.1 正交试验设计 |
| 4.2.2 合金化层的宏观形貌和截面形貌 |
| 4.2.3 合金化层的物相组成 |
| 4.2.4 合金化层的微观组织结构 |
| 4.2.5 合金化层的硬度及耐磨性 |
| 4.3 合金化层中TiB_2/TiC复合组织的形成机理 |
| 4.3.1 TiB_2/TiC复合组织的TEM分析 |
| 4.3.2 TiB_2/TiC界面错配度计算 |
| 4.3.3 TiB_2/TiC复合组织的形成机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 激光合金化Fe基合金-BN-Ti复合涂层的组织和性能 |
| 5.1 BN添加量对合金化层的影响 |
| 5.1.1 合金化层的宏观形貌 |
| 5.1.2 合金化层的物相组成 |
| 5.1.3 合金化层的微观组织结构 |
| 5.1.4 合金化层的硬度及耐磨性 |
| 5.2 活性元素Ti对合金化层的影响 |
| 5.2.1 合金化层的宏观形貌和截面形貌 |
| 5.2.2 合金化层的物相组成 |
| 5.2.3 合金化层的微观组织结构 |
| 5.2.4 合金化层的硬度及耐磨性 |
| 5.3 合金化层中TiN/AlN复合组织的形成机理 |
| 5.3.1 TiN/AlN复合组织的TEM分析 |
| 5.3.2 TiN/AlN复合组织的形成机理 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 本文的主要创新点 |
| 攻读博士学位期间的学术成果和获奖情况 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）铝基复合材料小孔低损伤加工方法的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外相关工作研究现状 |
| 1.2.1 复合材料加工技术发展概况 |
| 1.2.2 铝基复合材料加工技术发展概况 |
| 1.2.3 铝基复合材料加工损伤机理研究进展 |
| 1.2.4 铝基复合材料小孔和螺纹孔加工技术研究现状 |
| 1.3 主要研究内容与研究路线 |
| 2 铝基复合材料小孔钻削加工损伤机理研究 |
| 2.1 铝基复合材料细观结构特征分析 |
| 2.2 铝基复合材料钻孔损伤主要形式及评价方法 |
| 2.2.1 钻孔损伤典型特征 |
| 2.2.2 钻孔损伤评价方法 |
| 2.3 铝基复合材料钻孔崩边损伤机理 |
| 2.3.1 试验设计 |
| 2.3.2 结果与分析 |
| 2.4 铝基复合材料钻孔崩边损伤的影响因素分析 |
| 2.4.1 试验设计 |
| 2.4.2 轴向力和温度对崩边损伤的影响 |
| 2.4.3 刀具磨损对崩边损伤的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 铝基复合材料小孔磨削加工过程材料的去除行为 |
| 3.1 小孔磨削加工方法的优势和局限 |
| 3.2 铝基复合材料磨削加工单颗磨粒材料去除行为 |
| 3.2.1 试验设计 |
| 3.2.2 结果与分析 |
| 3.3 磨削制孔单颗磨粒未变形切屑理论分析 |
| 3.3.1 磨孔刀具端面的几何特征 |
| 3.3.2 单颗磨粒未变形切屑厚度 |
| 3.3.3 单颗磨粒未变形切屑截面积 |
| 3.4 磨孔加工磨削力模型的建立 |
| 3.4.1 单颗磨粒磨削力模型 |
| 3.4.2 磨削制孔刀具的磨削力模型 |
| 3.4.3 磨削力模型的验证与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 铝基复合材料小孔超声振动辅助磨削加工方法 |
| 4.1 超声振动对单磨粒磨削过程影响的理论分析 |
| 4.1.1 超声振动对磨粒切入切出过程的影响 |
| 4.1.2 超声振动对磨削力的影响 |
| 4.2 加工参数对小孔超声振动辅助磨削轴向力的影响 |
| 4.2.1 试验设计 |
| 4.2.2 试验结果与分析 |
| 4.3 超声振动辅助磨削制孔工艺研究 |
| 4.3.1 工艺参数对小孔加工轴向力和加工效率的影响 |
| 4.3.2 工艺参数对小孔加工质量的影响 |
| 4.3.3 超声振动辅助加工与普通加工刀具寿命对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 铝基复合材料小螺纹孔螺旋铣磨方法研究 |
| 5.1 螺旋铣磨方法及其原理误差 |
| 5.2 螺旋铣磨方法的原理误差分析 |
| 5.2.1 原理误差数学模型的建立 |
| 5.2.2 参数R,η和Δα对原理误差的影响分析 |
| 5.3 螺旋铣磨螺纹加工刀具的研制 |
| 5.3.1 螺旋铣磨刀具结构设计与刀头截型设计 |
| 5.3.2 刀具截型的微细电火花修形 |
| 5.3.3 刀杆刚度的分析与确定 |
| 5.4 小螺纹孔螺旋铣磨加工试验 |
| 5.4.1 试验安排 |
| 5.4.2 螺纹加工表面质量与加工精度 |
| 5.4.3 砂轮磨损对螺纹廓型的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）SiCf/SiC复合材料细长薄壁管件外表面加工技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 SiC_f/SiC复合材料的特点和应用 |
| 1.1.1 SiC_f/SiC复合材料的特点和制备工艺 |
| 1.1.2 SiC_f/SiC复合材料的应用 |
| 1.2 SiC_f/SiC复合材料表面加工技术国内外研究现状 |
| 1.3 SiC_f/SiC复合材料细长薄壁管件的结构特点和加工难点 |
| 1.4 课题选题意义与研究内容 |
| 1.4.1 课题的选题意义 |
| 1.4.2 课题研究内容 |
| 2 实验系统构建与实验条件 |
| 2.1 SiC_f/SiC复合材料表面加工刀具的选择 |
| 2.1.1 实验设备和条件 |
| 2.1.2 表面加工刀具的选择 |
| 2.2 “高速点磨削”加工工艺 |
| 2.3 实验平台的搭建 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 材料去除与加工损伤机理研究 |
| 3.1 磨粒对不同方向纤维束的作用机理 |
| 3.2 材料的去除机理 |
| 3.3 加工破损与表面缺陷 |
| 3.3.1 管件折断 |
| 3.3.2 管件崩碎 |
| 3.3.3 SiC基体破碎 |
| 3.3.4 SiC纤维毛刺缺陷 |
| 3.3.5 纤维阶梯状脆性断裂 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 外表面高速点磨削工艺实验研究 |
| 4.1 加工参数对已加工表面质量和粗糙度影响规律实验研究 |
| 4.1.1 主轴转速对表面微观形貌和粗糙度值的影响 |
| 4.1.2 磨削深度对表面微观形貌和粗糙度值的影响 |
| 4.1.3 刀具进给速度对表面微观形貌和粗糙度值的影响 |
| 4.1.4 磨粒直径对磨削加工过程的影响 |
| 4.2 电镀金刚石磨头磨损的研究 |
| 4.2.1 电镀金刚石磨头磨损实验研究 |
| 4.2.2 电镀金刚石磨头的磨损机理 |
| 4.2.3 刀具磨损对加工精度的影响 |
| 4.3 加工成果 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）铣削参数对GH4169高温合金表面完整性及低周疲劳性能影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 高温合金的应用现状与发展 |
| 1.3 高温合金分类与简介 |
| 1.3.1 铁基高温合金 |
| 1.3.2 镍基高温合金 |
| 1.3.3 钴基高温合金 |
| 1.4 GH4169的切削加工性能分析 |
| 1.5 切削高温合金刀具使用情况 |
| 1.6 论文主要研究内容 |
| 1.7 课题来源 |
| 第2章 切削成型表面完整性概述 |
| 2.1 切削表面的形成 |
| 2.2 切削表面完整性 |
| 2.2.1 切削表面粗糙度产生机制 |
| 2.2.2 切削表面显微硬度增大的产生机制 |
| 2.2.3 切削表面残余应力产生机制 |
| 2.3 表面完整性分析方法 |
| 2.4 切削表面完整性的研究现状 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 试样制备及铣削参数规划 |
| 3.1 铣削刀具及工件材料 |
| 3.2 加工过程 |
| 3.2.1 铣削参数的确定 |
| 3.2.2 铣削过程 |
| 3.2.3 线切割过程 |
| 3.2.4 磨削过程 |
| 3.3 试样初步检测 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 表面完整性实验及低周疲劳性能分析 |
| 4.1 表面显微硬度 |
| 4.1.1 表面显微硬度测量原理 |
| 4.1.2 表面显微硬度实验 |
| 4.2 表面残余应力 |
| 4.2.1 表面残余应力测量原理 |
| 4.2.2 表面残余应力实验 |
| 4.3 表面粗糙度 |
| 4.3.1 表面粗糙度测量原理 |
| 4.3.2 表面粗糙度实验 |
| 4.4 低周疲劳寿命 |
| 4.4.1 疲劳寿命测量原理 |
| 4.4.2 低周疲劳实验 |
| 4.4.3 低周疲劳断口 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（7）硅片磨削亚表面损伤的偏振激光散射检测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 硅片的应用与制造工艺 |
| 1.1.2 单晶硅的性质 |
| 1.1.3 研究意义 |
| 1.2 硬脆材料加工亚表面损伤分布研究现状 |
| 1.2.1 压痕亚表面损伤分布 |
| 1.2.2 磨削亚表面损伤分布 |
| 1.2.3 单晶硅磨削亚表面损伤分布 |
| 1.3 硬脆材料加工亚表面损伤检测方法研究现状 |
| 1.3.1 有损检测方法 |
| 1.3.2 无损检测方法 |
| 1.3.3 其它检测方法 |
| 1.4 本文主要研究思路 |
| 2 单晶硅磨削亚表面损伤分布研究 |
| 2.1 单晶硅磨削亚表面损伤形态分布 |
| 2.1.1 实验方法和材料 |
| 2.1.2 单晶硅磨削表面和亚表面损伤形态 |
| 2.1.3 单晶硅亚表面损伤分布形态的形成机理分析 |
| 2.2 单晶硅磨削亚表面损伤深度分布 |
| 2.2.1 亚表面损伤深度物理预测模型建模 |
| 2.2.2 亚表面损伤深度物理预测模型实验验证 |
| 2.2.3 实验结果与分析 |
| 2.2.4 物理预测模型的适用范围分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 单晶硅磨削亚表面损伤的偏振激光散射检测方法研究 |
| 3.1 亚表面损伤偏振激光散射检测原理 |
| 3.1.1 粗糙面散射表面电磁场分布 |
| 3.1.2 不同粗糙水平的表面偏振激光散射电磁场分布 |
| 3.1.3 不同分布角度的亚表面损伤偏振激光散射电磁场分布 |
| 3.2 偏振激光散射检测系统设计与搭建 |
| 3.3 磨削硅片表面粗糙度对偏振激光散射检测的影响 |
| 3.4 磨削表面残余应力对偏振激光散射检测的影响 |
| 3.4.1 亚表面裂纹与残余应力对偏振激光的散射机理 |
| 3.4.2 残余应力对偏振激光散射检测影响的研究方案 |
| 3.4.3 残余应力对偏振激光散射检测的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 偏振激光散射信号与亚表面损伤深度关联关系研究 |
| 4.1 磨削硅片亚表面损伤偏振激光散射检测信号分布规律 |
| 4.1.1 偏振激光散射检测方案 |
| 4.1.2 亚表面损伤深度和密度对偏振激光散射检测信号的影响 |
| 4.2 偏振激光散射检测信号与亚表面损伤深度的关联关系 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）超声辅助单晶SiC晶片的研磨与化学机械抛光研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 单晶碳化硅的应用 |
| 1.1.2 单晶碳化硅的结构与性能 |
| 1.1.3 晶片薄化与光滑无损表面需求 |
| 1.2 单晶碳化硅的工艺性能 |
| 1.3 国内外研究进展与发展趋势 |
| 1.3.1 SiC晶片薄化研究进展与发展趋势 |
| 1.3.2 SiC晶片表面光滑无损加工研究进展与发展趋势 |
| 1.4 超声辅助在研磨抛光中的应用 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 第2章 超声辅助研磨的力学作用机理研究 |
| 2.1 印压与刻划机理及其应用 |
| 2.1.1 脆性材料的印压与刻划结果 |
| 2.1.2 印压与刻划过程中材料内部的应力场 |
| 2.2 超声辅助研磨下磨料的动力学作用 |
| 2.3 SPH耦合FE仿真研究 |
| 2.3.1 SPH方法原理与计算过程 |
| 2.3.2 JH-2 材料模型与仿真模型 |
| 2.3.3 仿真方法的可行性验证 |
| 2.3.4 磨料刻划单晶SiC的仿真研究 |
| 2.3.5 磨料冲击单晶SiC的仿真研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 超声辅助化学机械抛光的机理研究 |
| 3.1 化学机械抛光材料去除模型及其机理 |
| 3.2 超声空化作用分析 |
| 3.2.1 空化气泡的产生与运动 |
| 3.2.2 超声空化效应 |
| 3.3 超声作用下流体性能仿真分析 |
| 3.3.1 流体运动的描述方法 |
| 3.3.2 VOF与 DPM模型 |
| 3.3.3 流体膜性能仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 超声辅助试验装置的研制 |
| 4.1 装置设计原理与功能概述 |
| 4.2 关键功能部件设计制造 |
| 4.2.1 万向转动台 |
| 4.2.2 负载调节装置与超声动力组件 |
| 4.2.3 变幅杆与保持环 |
| 4.2.4 试件定位调节 |
| 4.3 阶梯减幅杆设计 |
| 4.3.1 变截面杆的纵振波动方程 |
| 4.3.2 质点位移与位移节点 |
| 4.3.3 放大系数 |
| 4.3.4 变幅杆性能测试 |
| 4.4 动力学建模分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 超声辅助研磨单晶SiC晶片的试验研究 |
| 5.1 试验设计与工艺优化方法 |
| 5.1.1 正交设计 |
| 5.1.2 信噪比分析 |
| 5.1.3 灰色关联分析 |
| 5.2 超声辅助自由磨粒研磨 |
| 5.2.1 四因素正交试验 |
| 5.2.2 试验结果分析 |
| 5.3 超声振动幅值影响 |
| 5.4 研磨盘材质影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 超声辅助化学机械抛光单晶SiC晶片的试验研究 |
| 6.1 超声辅助单晶SiC晶片的化学腐蚀研究 |
| 6.1.1 试验方案 |
| 6.1.2 XPS检测与表面分析 |
| 6.2 超声辅助化学机械抛光单晶SiC的试验研究 |
| 6.2.1 试验方案 |
| 6.2.2 表面创成与材料去除率分析 |
| 6.3 超声辅助单晶SiC晶片的组合工艺能力探究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介与攻读学位期间的主要研究成果 |
| 致谢 |
（9）碳化硅陶瓷超声振动磨削表面质量研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 问题的提出及研究意义 |
| 1.1.1 碳化硅光学材料的应用 |
| 1.1.2 碳化硅光学材料的加工现状 |
| 1.2 超声振动加工技术 |
| 1.2.1 超声加工技术概括 |
| 1.2.2 陶瓷材料的超声振动磨削 |
| 1.3 本文研究的目的和研究内容 |
| 1.3.1 本文研究的目的 |
| 1.3.2 本文研究的内容 |
| 第二章 超声振动磨削的原理 |
| 2.1 小直径砂轮磨削过程分析 |
| 2.1.1 小直径砂轮的单颗磨粒最大磨削厚度 |
| 2.1.2 小直径砂轮磨削表面的形成 |
| 2.1.3 小直径砂轮砂轮接长杆刚度分析 |
| 2.2 超声振动磨削的运动学分析 |
| 2.3 超声振动磨削的动态有效磨粒数 |
| 2.4 超声振动磨削的单颗磨粒最大磨削厚度 |
| 2.5 超声振动磨削表面创成分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 碳化硅陶瓷磨削试验系统 |
| 3.1 试验方案 |
| 3.2 试验条件 |
| 3.2.1 磨削试验系统 |
| 3.2.2 试验材料 |
| 3.2.3 砂轮的振幅测量及其修整 |
| 3.2.4 磨削液 |
| 3.2.5 试验参数 |
| 3.3 试验数据观测方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 碳化硅陶瓷超声振动磨削磨削力试验研究 |
| 4.1 磨削过程的稳定性分析 |
| 4.2 试验结果讨论 |
| 4.2.1 砂轮线速度对磨削力及C的影响 |
| 4.2.2 工件进给速度对磨削力及C的影响 |
| 4.2.3 磨削深度对磨削力及C的影响 |
| 4.2.4 超声振幅对磨削力及C的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 碳化硅陶瓷超声振动磨削表面形貌试验研究 |
| 5.1 试验结果讨论 |
| 5.2 本章小结 |
| 第六章 碳化硅陶瓷超声振动磨削表面粗糙度试验研究 |
| 6.1 试验结果讨论 |
| 6.1.1 砂轮线速度对表面粗糙度及K的影响 |
| 6.1.2 工件进给速度对表面粗糙及K的影响 |
| 6.1.3 磨削深度对表面粗糙度及K的影响 |
| 6.1.4 超声振幅对表面粗糙度及K的影响 |
| 6.2 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 图表目录 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（10）螺旋有序排布CBN-WC-10Co纤维刀具加工铝合金的切削性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 砂轮结构的研究现状 |
| 1.2.1 钎焊砂轮 |
| 1.2.2 纤维砂轮 |
| 1.2.3 开槽砂轮 |
| 1.2.4 柔性砂轮和多孔砂轮 |
| 1.2.5 磨粒有序化砂轮 |
| 1.3 铝合金的加工研究现状 |
| 1.4 刀具研究现状及其新型刀具的构想 |
| 1.5 本课题来源及研究内容 |
| 第二章 螺旋有序排布纤维刀具的制备 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备与仪器 |
| 2.3 螺旋有序排布纤维刀具的制备工艺 |
| 2.4 CBN-WC-1OCo纤维的制备 |
| 2.4.1 粉末配比及混合 |
| 2.4.2 放电等离子烧结 |
| 2.4.3 电火花线切割成型 |
| 2.4.4 CBN-WC-10Co纤维的刃磨 |
| 2.5 刀具基体的制备 |
| 2.5.1 刀具胎体层的热压成型 |
| 2.5.2 刀具基体盲孔的钻制 |
| 2.6 螺旋有序排布纤维刀具的成型 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 纤维刀具与传统砂轮的对比试验研究 |
| 3.1 实验设备、材料和方案介绍 |
| 3.1.1 实验设备介绍 |
| 3.1.2 实验材料与方案介绍 |
| 3.2 纤维刀具与传统砂轮对比试验研究 |
| 3.2.1 加工表面形貌分析 |
| 3.2.2 加工表面粗糙度分析 |
| 3.2.3 切削力分析 |
| 3.2.4 切削比能 |
| 3.2.5 加工回弹分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 纤维刀具与圆盘铣刀的对比试验研究 |
| 4.1 实验设备、材料和方案介绍 |
| 4.1.1 实验设备介绍 |
| 4.1.2 实验材料与方案介绍 |
| 4.2 纤维刀具与圆盘铣刀对比试验研究 |
| 4.2.1 加工表面形貌分析 |
| 4.2.2 加工表面粗糙度分析 |
| 4.2.3 材料去除率分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 攻读硕士时期取得研究成果 |
四、SiC晶须强化树脂的磨损特性及其在磨削加工中的应用（论文参考文献）
- [1]航空发动机叶片材料及抗疲劳磨削技术现状[J]. 黄云,李少川,肖贵坚,陈本强,张友栋,贺毅,宋康康. 航空材料学报, 2021(04)
- [2]单颗磨粒划擦碳化硅陶瓷基复合材料划擦力及表面损伤研究[D]. 周雯雯. 中北大学, 2021
- [3]铝合金表面激光合金化陶瓷增强铁基复合涂层的微观组织和耐磨性能[D]. 迟一鸣. 山东大学, 2021(10)
- [4]铝基复合材料小孔低损伤加工方法的研究[D]. 卢守相. 大连理工大学, 2020
- [5]SiCf/SiC复合材料细长薄壁管件外表面加工技术研究[D]. 姜文庄. 大连理工大学, 2020(02)
- [6]铣削参数对GH4169高温合金表面完整性及低周疲劳性能影响[D]. 史玉凯. 华东理工大学, 2020(01)
- [7]硅片磨削亚表面损伤的偏振激光散射检测研究[D]. 殷景飞. 大连理工大学, 2020(01)
- [8]超声辅助单晶SiC晶片的研磨与化学机械抛光研究[D]. 石栋. 吉林大学, 2019(02)
- [9]碳化硅陶瓷超声振动磨削表面质量研究[D]. 许陆昕. 苏州科技大学, 2019(03)
- [10]螺旋有序排布CBN-WC-10Co纤维刀具加工铝合金的切削性能研究[D]. 赵智航. 长沙理工大学, 2019(07)