氮化铝陶瓷基片的集群磁流变效应研磨加工

采用集群磁流变效应研磨加工方法对氮化铝(AlN)陶瓷基片进行研磨加工,系统地分析了主要工艺参数的影响和最终经过精密研磨后的加工表面形貌特征。结果表明,集群磁流变效应研磨加工方法可以实现对氮化铝(AlN)陶瓷基片的高效率高精度研磨加工,原始表面Ra1.730μm经过粗研10 min和精研30 min后可以达到0.029μm,下降两个数量级。在粗研阶段,选用二氧化硅磨料#4000、磨料体积分数12%、研磨盘转速150 r/min、研磨压力3.5 kPa,可以获得较高的材料去除率和较光滑的加工表面。

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。

氮化铝基片的集群磁流变抛光加工

本文进行了氮化铝基片的集群磁流变抛光加工研究,分析了主要工艺参数的影响和加工表面形貌特征。实验结果表明:集群磁流变抛光加工氮化铝基片可以实现高效率超光滑抛光,原始表面Ra1.730 2μm抛光60 min后可以达到Ra0.037 8μm。选用碳化硅磨料,磨料质量浓度为0.05 g/mL,工件与抛光盘转速比为5.8左右,加工初期采用较小加工间隙最后抛光采用较大加工间隙,可以获得较高的材料去除率和较光滑的加工表面。

SrTiO_3陶瓷基片集群磁流变研磨加工表面特性研究

采用集群磁流变效应研磨加工工艺进行SrTiO3陶瓷基片研磨加工,分析了研磨盘材料、磨粒种类、研磨压力和磨粒团聚等因素对SrTiO3陶瓷基片表面粗糙度和表面完整性的影响。结果表明:磁流变效应研磨工作液中的SiC、Al2O3和CeO2等磨料的大尺寸磨粒在SrTiO3陶瓷基片研磨加工表面产生的局部大尺寸划痕破坏了加工表面的完整性;采用铸铁研磨盘和SiO2磨料的磁流变研磨工作液研磨加工后,原始表面粗糙度Ra从约1.7854μm下降到0.6282μm,并且表面完整,SrTiO3材料与SiO2磨料之间存在的化学机械研磨过程促进了研磨加工表面性能的改善;研磨压力也是影响研磨加工表面粗糙度和大尺寸划痕的主要因素之一,研磨压力取较小值(1.875kPa)为宜。

6H-SiC晶片集群磁流变研磨工艺优化

为了研究不同种类磨粒与羰基铁粉的粒径匹配性对加工效果的影响规律,并优化磁感应强度、研磨压力、研磨盘转速和工件转速等工艺参数,采用集群磁流变研磨方法对6H-SiC晶片进行了研磨试验。结果表明:当磨粒与羰基铁粉的粒径比约为1.5时加工效果较好;各工艺参数对6H-SiC加工的材料去除率的影响由大到小依次为磁感应强度、研磨盘转速、研磨压力、工件转速,对表面粗糙度的影响由大到小依次为磁感应强度、研磨压力、工件转速、研磨盘转速;磁感应强度可以改变羰基铁粉的吸附力,从而改变对磨粒的把持程度,成为影响加工效果最显著的因素。优化后的工艺参数组合为:工件转速60r·min-1;研磨盘逆向转速90r·min-1;研磨压力70kPa;磁感应强度0.012T。在此优化条件下能获得最大的材料去除率(0.498μm·min-1)和较低的表面粗糙度(86.3nm)。

基于集群磁流变单晶碳化硅基片抛光加工的工艺研究

基于集群磁流变效应超光滑平面抛光理论及试验装置对单晶碳化硅基片进行了平面抛光试验,结果表明,金刚石磨料对单晶SiC基片具有较高的材料去除率;加工间隙在1.5mm左右具有较好的加工效果,随着加工时间的延长表面粗糙度越来越小,且30min内表面粗糙度变化率达到89%以上。通过优化工艺参数对单晶SiC进行集群磁流变平面抛光,发现经过30min加工,表面粗糙度Ra从42.1nm下降到4.2nm,表明集群磁流变效应平面抛光用于加工单晶SiC基片可行且效果显著。