浙江省自然科学基金(LZ12E05001)
- 作品数：8 被引量：82H指数：6
- 相关作者：吕冰海袁巨龙董晨晨李敏纪宏波更多>>
- 相关机构：浙江工业大学湖南大学更多>>
- 发文基金：浙江省自然科学基金国家自然科学基金浙江省科技计划项目更多>>
- 相关领域：金属学及工艺机械工程一般工业技术电子电信更多>>
- 剪切增稠抛光磨料液的制备及其抛光特性被引量：20
- 2015年
- 为了实现对工件的剪切增稠抛光(STP),采用机械混合与超声波分散法制备了一种Al2O3基STP磨料液,并研究了它们的抛光特性。利用应力控制流变仪考察其流变性能,通过扫描电镜和光学轮廓仪研究了单晶硅加工后表面显微组织的变化,并测量其表面粗糙度。结果表明:STP磨料液具有剪切变稀和可逆的剪切增稠特性,达到临界剪切速率后,会形成Al2O3"粒子簇";当剪切速率增大至1000s-1,储能模量,耗能模量和耗散因子都增至最大值,此时主要表现为类似固体的弹性行为,有利于形成类似"柔性固着磨具"。在STP加工单晶硅过程中,采用塑性去除的材料去除方式。随着抛光时间的延长,硅片去除速率先增大后减小;表面粗糙度不断减小并趋于稳定。实验显示,磨粒浓度不宜过高,否则会因剪切增稠效应造成黏度过大,导致流动性差而影响抛光质量。当Al2O3质量分数为23%时,抛光25min后,硅片表面粗糙度Ra由422.62nm降至2.46nm,去除速率达0.88μm/min,表明其能实现单晶硅片的高效精密抛光。
- 李敏袁巨龙吕冰海
- 关键词：AL2O3单晶硅
- 圆柱表面声波辅助剪切增稠抛光优化实验研究被引量：8
- 2016年
- 目的获得声波辅助剪切增稠抛光方法抛光轴承钢圆柱表面的最佳工艺参数。方法应用田口法,对声波辅助剪切增稠抛光过程中影响工件材料去除率,以及表面粗糙度的声波频率、声波功率、声波波形等参数进行实验与优化分析,以材料去除率、表面粗糙度为评价条件,得到最优抛光参数,并在最优参数条件下做多组重复性实验以验证结果的可靠性。利用金相显微镜、光学轮廓仪等测试手段对加工后的工件进行表面形貌检测。结果以材料去除率为评价指标,声波频率影响最为显著,声波功率影响次之,声波波形影响最小;以表面粗糙度为评价指标时,声波波形影响最为显著,声波频率影响次之,声波功率影响最小。结论在声波频率为20 Hz、声波功率为25 W、正弦波形条件下,工件材料去除率最高,材料去除率达到了11.32μm/h;在声波频率为60 Hz、声波功率25 W、正弦波形条件下,工件表面质量最佳,抛光1 h后工件平均表面粗糙度Ra由100 nm下降至7 nm以内,最低达到了4.48 nm。
- 戴伟涛吕冰海翁海舟邵琦
- 关键词：功率波形
- 剪切增稠抛光加工Si_3N_4陶瓷的试验研究被引量：6
- 2015年
- 基于剪切增稠抛光（STP）的加工原理分析 Si3 N4陶瓷超精密加工的控制策略，考察所制备的含有立方氮化硼（CBN）磨粒的剪切增稠抛光液的流变行为，分析工件抛光前后表面形貌变化及表层应力状态，研究其抛光特性．结果表明：抛光液具有可逆的剪切增稠与稀化效应，可达到 STP 加工工艺用抛光液的要求；改变磨粒粒径，可以控制 Si3 N4加工效率与表面质量，且材料去除量和表面粗糙度的理论值能够反映试验值的变化；STP 加工Si3 N4为持续微切削的“柔性抛光”，初期为脆性剪切、粘着磨损去除，后期为塑性去除；当磨粒粒径达到纳米级时，表层应力状态由初始残余拉应力变为压应力，说明 STP 不仅能高效去除原有表面损伤层而且新引入的损伤小；随着抛光时间的延长，去除量先快速增大而后趋缓；抛光90 min 后，去除率由初期的5．00～2．40μm ／h 降至3．24～2．04μm ／h，表面粗糙度 Ra由108．9～111．1 nm 降至22．0～10．7 nm；抛光150min 后，Ra可降至9．6～7．2 nm，实现了 Si3 N4陶瓷粗抛后的精密抛光．
- 李敏袁巨龙吕冰海姚蔚峰戴伟涛
- 关键词：氮化硅应力状态
- 剪切增稠抛光材料去除机理及抛光液特性的研究
- 随着技术的不断进步以及对产品要求的提高,越来越多的工业产品采用复杂曲面形状。复杂曲面由多曲率曲面组成,如何高效、低成本高质量的加工复杂曲面成为超精密加工技术研究的焦点之一。剪切增稠抛光方法是利用非牛顿流体剪切增稠特性对工...
- 董晨晨
- 关键词：复杂曲面抛光材料去除机理
- 文献传递
- 剪切增稠抛光的材料去除数学模型被引量：17
- 2016年
- 提出一种基于非牛顿幂律流体剪切增稠效应的新型抛光方法——剪切增稠抛光(Shear thickening polishing,STP),通过对剪切弹性层理论的研究,推导出剪切增稠抛光中非牛顿幂律流体与工件之间的剪切弹性层最小厚度方程。在此基础上,根据Preston方程,建立加工过程中的材料去除数学模型。当流速U一定时,非牛顿剪切增稠幂律流体相对于牛顿流体或剪切稀化流体能够使得加工获得更高的材料去除率(Material removal rate,MRR),随着黏性指数n的不断增加,MRR会进一步增大。当黏性指数n和稠度系数K分别为2和0.32时,随着U的增大,MRR呈现幂函数增长趋势,说明增大流速,有利于提高加工效率。在STP加工系统上进行f20 mm的GCr15轴承钢圆柱工件的加工试验,经过90 min的STP后,表面粗糙度由R_a 105.95 nm降至R_a 5.99 nm,MRR达到2.1μm/h。MRR理论值与试验值之间的相对误差仅为6.12%,试验结果证明所建MRR模型具有一定的有效性。
- 李敏吕冰海袁巨龙董晨晨戴伟涛
- 关键词：抛光非牛顿幂律流体
- 可溶填充剂对孔隙自生成超硬磨料磨具孔隙生成的影响被引量：6
- 2014年
- 针对金属结合剂超硬磨料磨具结合剂密实、难修整、容易堵塞(容屑空间小)的问题,提出一种孔隙自生成超硬磨料磨具加工技术:在金属结合剂中添加'可溶'填充剂,加工过程中利用特定溶液溶解磨具表层的'可溶'填充剂,从而在磨具表层形成类似多孔金属的孔隙结构,以提供容屑空间、并增强磨具自锐性。分析了Zn、CaO和SiO2三种'可溶'填充剂'溶解'过程,以及填充剂对磨具整体强度的影响;制备?20 mm×5 mm青铜结合剂孔隙自生成金刚石丸片试样,进行孔隙生成观察试验以及加工试验,研究孔隙自生成磨具的自锐过程。结果表明,'可溶'填充剂Zn在不明显降低磨具力学特性的前提下,具有较好的孔隙生成效果,从而提高磨具自锐性、减轻磨具表面的堵塞现象和提高材料去除率。
- 吕冰海董晨晨邓乾发袁巨龙范红伟吴喆
- 关键词：金属结合剂
- 超薄石英晶片超精密抛光实验的研究被引量：8
- 2013年
- 为了解决超薄石英晶片高表面质量的加工问题,以及寻求一种高效低成本的加工方法,将一种新的超精密抛光工艺应用到超薄石英晶片的加工中。给出了加工过程中的抛光原理,制定出了在研磨和抛光过程中的最优实验条件,并对加工后超薄石英晶片的粗糙度和厚度做了详细的分析;讨论了磨粒的尺寸对表面粗糙度和材料去除率的影响,同时对加工过程的材料去除机理做了论述,以表面粗糙度和厚度为评价目标对超薄石英晶片的加工特性和表面质量进行了评价。研究结果表明:使用该实验的工艺加工超薄石英晶片可以得到厚度为99.4μm、表面粗糙度为0.82 nm的超光滑表面;同时,该研究还发现通过延长抛光时间可以减小石英晶片的表面残余应力,可有效控制石英晶片四角"翘曲"现象,得到更好的平面度和平行度。
- 孙磊郭伟刚袁巨龙邓乾发冯铭吕冰海
- 关键词：材料去除机理
- 氧化锆陶瓷平面零件超精密研磨实验的研究被引量：12
- 2013年
- 针对氧化锆陶瓷平面零件的超光滑表面加工问题,将两种超精密研磨工艺应用到氧化锆零件加工中。研究了研磨液和磨料粒径对零件表面粗糙度的影响,分析了不同加工阶段的材料去除机理,同时发现工件表面孔隙的致密性会降低氧化锆零件的可加工性能,并采用了致密性更好的氧化锆材料在使用相同工艺情况下进行了实验对比。研究结果表明,采用金刚石油膏研磨加工得到了表面粗糙度为12.9 nm的超光滑表面,在"采用Al2O3研磨液,并使用SiO2作为抛光工序"的条件下,得到了表面粗糙度为6.55 nm的超光滑表面,并且在选用致密性更好材料进行加工后,得到了表面粗糙度为4.72 nm的超光滑表面。
- 纪宏波彭岩周芬芬郭伟刚吕冰海
- 关键词：氧化锆陶瓷超精密研磨致密性
- 非牛顿流体材料在工业领域的应用与展望被引量：20
- 2014年
- 近年来,非牛顿流体材料凭借特殊的流变性能而使其应用领域逐渐扩展。为了进一步把握非牛顿流体的应用现状和发展趋势,文章对此进行了综述。文章在简单介绍非牛顿流体的分类以后,重点阐述了非牛顿流体型材料在流体流变性能改善、阻尼制动装置制造、个体防护装备制造以及精密机械加工等领域的应用现状及成果。最后文章进行了总结并指出非牛顿流体型材料的主要发展趋势是其材料本身更加智能和流变性能更加可控。
- 彭岩吕冰海纪宏波孙磊董晨晨袁巨龙
- 关键词：非牛顿流体助剂阻尼介质防护材料机械加工
