电镀金刚石线锯磨粒把持力及力学性能研究
发布时间：2021-01-08 16:04
电镀金刚石线锯因较高的切削效率、对环境的污染小、生产和制造成本较低等优点,在脆性材料切割加工领域应用较广。随着光伏硅切片等行业的技术发展,对电镀金刚石线锯使用性能的要求越来越高。电镀金刚石线锯的制备是采用复合电镀方法将金刚石磨粒固结在金属线基体表面,镀镍层的力学性能对金刚石线锯表面的金刚石磨粒把持力和金刚石线锯的力学性能有重要影响,甚至决定了电镀金刚石线锯的使用性能及寿命。本文利用有限元分析的方法,分析了镀镍层性能对电镀金刚石线锯表面磨粒的把持力和电镀金刚石线锯的拉伸、扭转力学性能的影响,完成了电镀金刚石线锯的锯切单晶硅试验、拉伸和扭转试验,研究工作对完善电镀金刚石线锯的质量检测和评价体系具有重要意义。本文主要研究工作归纳如下:采用T9A钢材板式试件代替电镀金刚石线锯母线基体,设计了电镀试验。依据工业中生产Φ65μm电镀金刚石线锯的制造工艺参数,制备了 T9A钢材板式电镀试件。利用纳米压痕仪、X射线衍射仪对试件进行了力学性能测试,得到了镀镍层的硬度、弹性模量、残余压应力和镀镍层与试件基体的结合强度。分别建立了双锥型以及八面体型金刚石磨粒的有限元模型,分析了在锯切加工过程中金刚石磨粒的受...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１电镀金刚石线结构图【９Ｊ??
第１章绪论??差的问题，严重降低线锯的使用寿命。??１．３．２金刚石磨粒把持力的评价方法??评价金刚石磨粒把持力的方法很多，总的来说可以归为３类，分别是定性法、??定量法以及有限元分析法。定性法操作简单，可以对金刚石磨粒的把持力进行定??性的评价，多采用形貌分析，电子探针等手段，或者采用对比分析与侧面表征相??结合的形式，对金刚石磨粒的把持力进行评估％２６］。李瑞Ｍ采用了刮磨的方式检??测金刚石把持力。利用ＧＣｒｌ５金属片（ＨＲＣ＝５４）反复在金刚石线锯上刮擦５次，??将刮擦后得线锯放入显微镜下观察，磨粒固结情况完好。然后继续刮磨线锯５０??次再次观察，有少量线锯脱落则说明磨料的固结程度良好。作者通过这种方法检??测了自制线锯是否复合预期要求。ＳｔｅｖｅｎｔＷ给出了以金属钴作为基体的金刚石受??力模型，如图１－３所示，金刚石磨粒受到接触力，压缩应力以及摩擦力的共同作??用，并且给出了这三个力的作用关系如下，??Ｒ＝（接触面积）（基体压应力）（金刚石／基体摩擦力）?（１－１）??（接触力）??式中，接触面积按图１－２所示，金刚石磨粒的吐露高度较高，表面光滑等因素都??会使金刚石磨粒的接触面积减少。作者认为，当Ｒ的值大于１时可表明金刚石磨??粒被很好的镶嵌在金属基体上。??接触力…．ｉ…．?：??＼?加工…??出刃高度?ｔ?￣??＾１?结合面摩??压应力?＇?金刚石／ｓ体结??合麵??图１－２金刚石受力模型ＰＭ??定量法是指在一定的条件下，利用相关方法或设备测量和表征金刚石磨粒的??５??
第１章绪论??式中，／２是金刚石受力大小，ｄ是磨料直径，Ｑ是表面结合力，＾是结合剂的抗拉??强度。当试样发生拉伸破断时，根据试件截面的力平衡方程可计算基体对磨粒的??把持力，??＝?ｎ＼ｆ＼?＋?ｎｉｆｉ?）?（１－６）??Ｆ－［Ａ－－ｎｄｎｘ－Ａ＾］ｅ２??￣??（１－７）??＾－ｎｘ＋ｎ２）ｎｄ２??式中，ｍ、《２为断面包含的磨粒数；／ｉ、／２为单颗金刚石磨粒所受的力，Ｎ；?ｄ为??试样的断面的面积，ｍｍ２；扁为气孔的面积，ｍｍ２；?ｅ２为结合剂抗拉强度。??￣￣＾金刚石——??ｆ?Ｊ???实际模型?理想化模型??（ａ）克服化学结合力与表面力的脱落模型??ｒｔ?ｎ?ｒｌｉｈ??基体＾丨，獅＞??实际模型?理想化模型??（ｂ）克服机械镶嵌力和表面作用力脱落模型??图１－３金刚石磨粒脱落模型??定性法和定量法虽然能反映基体对金刚石磨粒的把持情况，但是并没有给出??确定的判断条件说明金刚石是否脱落，因此，判断金刚石是否处于临界脱落状态??成为了一些学者的研究内容。Ｘｕｍ］认为金刚石磨粒脱落过程实际上是金刚石与基??体间界面产生位移，当该位移累计到一定程度时界面产生破断分离导致磨粒脱落，??作者采用粘结区域技术（ｃｏｈｅｓｉｖｅ?ｚｏｎｅ?ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ＣＺＭ）建立了金刚石??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属材料洛氏硬度与抗拉强度的相关关系[J]. 吴芳堤,曹晶晶. 理化检验(物理分册). 2019(05)
[2]金刚石串珠表面磨粒脱落失效的仿真研究[J]. 侯恕萍,郑茜元,张岚,王立权. 哈尔滨工程大学学报. 2019(05)
[3]工艺参数对悬砂法复合电镀制备金刚线的影响[J]. 李升,高玉飞,李新颖. 电镀与涂饰. 2018(15)
[4]陶瓷结合剂对金刚石磨具把持力的影响及其研究进展[J]. 王丽晶,栗正新,郑致富,陈俊阳. 中国陶瓷. 2018(08)
[5]超声拉伸下金刚石线锯的力学性能研究[J]. 张辽远,苏君金,刘小栋,关惠予,刘炜. 金刚石与磨料磨具工程. 2017(04)
[6]高强度镀锌钢丝表面硬度与扭转性能关系研究[J]. 乔亚楠,刘新宽,刘平,陈小红,高加强,王军艺. 功能材料. 2017(08)
[7]金刚石线锯质量检验[J]. 周波,毛剑波. 金刚石与磨料磨具工程. 2017(02)
[8]电镀金刚石线锯研究进展[J]. 代晓南,何伟春,栗正新. 超硬材料工程. 2017(01)
[9]钎焊金刚石线锯拉伸力学性能及断口分析[J]. 张子煜,肖冰,王波,王鹏飞. 金刚石与磨料磨具工程. 2016(05)
[10]金属胎体对金刚石把持力的概述[J]. 赵小军,段隆臣,契霍特金.V.F,翁华强. 金刚石与磨料磨具工程. 2015(06)
博士论文
[1]电镀金刚石线锯切割单晶硅技术及机理研究[D]. 高玉飞.山东大学 2009
[2]紫外光固化金刚石线锯制造技术研究[D]. 刘福庆.浙江工业大学 2009
[3]电沉积铜薄膜中织构与内应力的研究[D]. 洪波.上海交通大学 2008
[4]环形电镀金刚石线锯加工技术及加工质量研究[D]. 孟剑峰.山东大学 2006
硕士论文
[1]复合电刷镀金刚石线锯的制备及其性能研究[D]. 李瑞.南京航空航天大学 2016
[2]金属结合剂对金刚石把持力的研究[D]. 张恒涛.河南工业大学 2014
[3]电镀金刚石线锯制造工艺及其性能的研究[D]. 张景涛.青岛科技大学 2013
[4]铁基金刚石锯片的制备及性能研究[D]. 郑虎春.中南大学 2011
[5]烧结温度对Cu基合金胎体性能的影响[D]. 董洪峰.兰州理工大学 2011
[6]电沉积镍镀层中的残余应力表征[D]. 梁剑.湘潭大学 2009
[7]残余应力对压痕实验中压力—压痕深度曲线的影响[D]. 马碧涛.哈尔滨工业大学 2007
[8]用纳米压痕法表征薄膜的应力—应变关系[D]. 黄勇力.湘潭大学 2006
本文编号：2964891
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１电镀金刚石线结构图【９Ｊ??
第１章绪论??差的问题，严重降低线锯的使用寿命。??１．３．２金刚石磨粒把持力的评价方法??评价金刚石磨粒把持力的方法很多，总的来说可以归为３类，分别是定性法、??定量法以及有限元分析法。定性法操作简单，可以对金刚石磨粒的把持力进行定??性的评价，多采用形貌分析，电子探针等手段，或者采用对比分析与侧面表征相??结合的形式，对金刚石磨粒的把持力进行评估％２６］。李瑞Ｍ采用了刮磨的方式检??测金刚石把持力。利用ＧＣｒｌ５金属片（ＨＲＣ＝５４）反复在金刚石线锯上刮擦５次，??将刮擦后得线锯放入显微镜下观察，磨粒固结情况完好。然后继续刮磨线锯５０??次再次观察，有少量线锯脱落则说明磨料的固结程度良好。作者通过这种方法检??测了自制线锯是否复合预期要求。ＳｔｅｖｅｎｔＷ给出了以金属钴作为基体的金刚石受??力模型，如图１－３所示，金刚石磨粒受到接触力，压缩应力以及摩擦力的共同作??用，并且给出了这三个力的作用关系如下，??Ｒ＝（接触面积）（基体压应力）（金刚石／基体摩擦力）?（１－１）??（接触力）??式中，接触面积按图１－２所示，金刚石磨粒的吐露高度较高，表面光滑等因素都??会使金刚石磨粒的接触面积减少。作者认为，当Ｒ的值大于１时可表明金刚石磨??粒被很好的镶嵌在金属基体上。??接触力…．ｉ…．?：??＼?加工…??出刃高度?ｔ?￣??＾１?结合面摩??压应力?＇?金刚石／ｓ体结??合麵??图１－２金刚石受力模型ＰＭ??定量法是指在一定的条件下，利用相关方法或设备测量和表征金刚石磨粒的??５??
第１章绪论??式中，／２是金刚石受力大小，ｄ是磨料直径，Ｑ是表面结合力，＾是结合剂的抗拉??强度。当试样发生拉伸破断时，根据试件截面的力平衡方程可计算基体对磨粒的??把持力，??＝?ｎ＼ｆ＼?＋?ｎｉｆｉ?）?（１－６）??Ｆ－［Ａ－－ｎｄｎｘ－Ａ＾］ｅ２??￣??（１－７）??＾－ｎｘ＋ｎ２）ｎｄ２??式中，ｍ、《２为断面包含的磨粒数；／ｉ、／２为单颗金刚石磨粒所受的力，Ｎ；?ｄ为??试样的断面的面积，ｍｍ２；扁为气孔的面积，ｍｍ２；?ｅ２为结合剂抗拉强度。??￣￣＾金刚石——??ｆ?Ｊ???实际模型?理想化模型??（ａ）克服化学结合力与表面力的脱落模型??ｒｔ?ｎ?ｒｌｉｈ??基体＾丨，獅＞??实际模型?理想化模型??（ｂ）克服机械镶嵌力和表面作用力脱落模型??图１－３金刚石磨粒脱落模型??定性法和定量法虽然能反映基体对金刚石磨粒的把持情况，但是并没有给出??确定的判断条件说明金刚石是否脱落，因此，判断金刚石是否处于临界脱落状态??成为了一些学者的研究内容。Ｘｕｍ］认为金刚石磨粒脱落过程实际上是金刚石与基??体间界面产生位移，当该位移累计到一定程度时界面产生破断分离导致磨粒脱落，??作者采用粘结区域技术（ｃｏｈｅｓｉｖｅ?ｚｏｎｅ?ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ＣＺＭ）建立了金刚石??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属材料洛氏硬度与抗拉强度的相关关系[J]. 吴芳堤,曹晶晶. 理化检验(物理分册). 2019(05)
[2]金刚石串珠表面磨粒脱落失效的仿真研究[J]. 侯恕萍,郑茜元,张岚,王立权. 哈尔滨工程大学学报. 2019(05)
[3]工艺参数对悬砂法复合电镀制备金刚线的影响[J]. 李升,高玉飞,李新颖. 电镀与涂饰. 2018(15)
[4]陶瓷结合剂对金刚石磨具把持力的影响及其研究进展[J]. 王丽晶,栗正新,郑致富,陈俊阳. 中国陶瓷. 2018(08)
[5]超声拉伸下金刚石线锯的力学性能研究[J]. 张辽远,苏君金,刘小栋,关惠予,刘炜. 金刚石与磨料磨具工程. 2017(04)
[6]高强度镀锌钢丝表面硬度与扭转性能关系研究[J]. 乔亚楠,刘新宽,刘平,陈小红,高加强,王军艺. 功能材料. 2017(08)
[7]金刚石线锯质量检验[J]. 周波,毛剑波. 金刚石与磨料磨具工程. 2017(02)
[8]电镀金刚石线锯研究进展[J]. 代晓南,何伟春,栗正新. 超硬材料工程. 2017(01)
[9]钎焊金刚石线锯拉伸力学性能及断口分析[J]. 张子煜,肖冰,王波,王鹏飞. 金刚石与磨料磨具工程. 2016(05)
[10]金属胎体对金刚石把持力的概述[J]. 赵小军,段隆臣,契霍特金.V.F,翁华强. 金刚石与磨料磨具工程. 2015(06)
博士论文
[1]电镀金刚石线锯切割单晶硅技术及机理研究[D]. 高玉飞.山东大学 2009
[2]紫外光固化金刚石线锯制造技术研究[D]. 刘福庆.浙江工业大学 2009
[3]电沉积铜薄膜中织构与内应力的研究[D]. 洪波.上海交通大学 2008
[4]环形电镀金刚石线锯加工技术及加工质量研究[D]. 孟剑峰.山东大学 2006
硕士论文
[1]复合电刷镀金刚石线锯的制备及其性能研究[D]. 李瑞.南京航空航天大学 2016
[2]金属结合剂对金刚石把持力的研究[D]. 张恒涛.河南工业大学 2014
[3]电镀金刚石线锯制造工艺及其性能的研究[D]. 张景涛.青岛科技大学 2013
[4]铁基金刚石锯片的制备及性能研究[D]. 郑虎春.中南大学 2011
[5]烧结温度对Cu基合金胎体性能的影响[D]. 董洪峰.兰州理工大学 2011
[6]电沉积镍镀层中的残余应力表征[D]. 梁剑.湘潭大学 2009
[7]残余应力对压痕实验中压力—压痕深度曲线的影响[D]. 马碧涛.哈尔滨工业大学 2007
[8]用纳米压痕法表征薄膜的应力—应变关系[D]. 黄勇力.湘潭大学 2006
本文编号：2964891
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