工程陶瓷的超精密磨削机理与实验研究

发布时间：2017-05-24 13:04

  本文关键词：工程陶瓷的超精密磨削机理与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 超精密磨削技术作为硬脆材料超精密加工最适宜方法之一，目前已在国防、航空航天、核能、机械、汽车及国民经济各高技术领域广泛应用，其加工理论及加工技术的研究无疑具有重要的理论和实用价值。 本文共分六章，第一章介绍了研究超精密磨削加工技术的重要意义，并对超精密技术的实现条件和发展概况作了较为全面的综合评述。第二章至第五章是本论文研究的主要内容，即工程陶瓷超精密磨削机理(宏观和微观)、超精密加工的关键工艺装备、超精密磨削的表面质量和延性域磨削实验研究四大部分，最后一章是全文总结。本文主要的工作和创造性的成果有以下几个方面： 1、以陶瓷材料压痕断裂力学、线性断裂力学和微观断裂物理学为理论基础，系统的分析和讨论了磨削加工过程中微裂纹的产生机理及其影响因素，并根据位错产生微裂纹机制，对磨削过程微裂纹的形成采用位错塞积模型来描述，从能量平衡的角度，讨论位错裂纹的稳定性与磨削应力的关系，确定了材料脆性去除和塑性去除转换的临界条件，最终建立以此为基础的工程陶瓷材料延性域去除模型。 2、解释了微观材料去除和表面形成机理，研究表明：晶格重构原子与一部分非晶层原子堆积在磨粒的前上方，由于磨粒不断前移最终形成磨屑而实现材料去除；由于磨粒不断前移，处在磨粒前下方的非晶层原子在压应力的作用下与已加工表层断裂的原子健结合重构形成已加工表面变质层，变质层由内外两层组成，最外层是非晶层，内层是晶体变形层。 3、在划痕实验和微细金刚石砂轮磨削实验的基础上，进行了加工表面几何形貌和断裂区比的观察，探讨了实现延性/脆性转换的临界条件和规律，，认为磨削深度微量化将是实现工程陶瓷材料脆塑性转换的重要条件；此外，无论是金刚石砂轮端面磨削还是往复式平面磨削，工程陶瓷超精密磨削的比磨削能将随着磨削深度的增加而减少，比磨削能随着材料去除率的增加而显著减少，因此“尺寸效应”在微细加工过程中具有重要作用。
【关键词】：工程陶瓷 超精密磨削 加工机理 临界条件 延性域磨削 表面质
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TQ174
【目录】：

• 第一章 绪论8-20
• §1-1 课题研究的意义~[1-5]8-9
• §1-2 工程陶瓷的发展与研究状况9-10
• §1-3 超精密加工技术的进展10-18
• 1-3-1 超精密加工方法的进展10-12
• 1-3-2 超精密加工基础技术的进展12-15
• 1-3-3 硬脆材料加工理论的研究状况15-18
• §1-4 材料加工中存在的主要问题18
• §1-5 本课题的研究内容18-20
• 第二章 超精密加工中单个磨粒切削实验研究20-32
• §2-1 引言20
• §2-2 单颗粒金刚石磨粒划痕实验20
• §2-3 实验结果分析20-23
• 2-3-1 划痕形貌的分析20-21
• 2-3-2 磨削力的测试分析21-23
• §2-4 工程陶瓷延性域磨削的试验研究23-27
• 2-4-1 实验方案23-24
• 2-4-2 磨粒尺寸对材料去除机理转变影响规律的研究24-26
• 2-4-3 磨削深度对材料去除机理转变影响规律的研究26-27
• §2-5 磨削参数对延性域磨削影响规律的研究27-30
• §2-6 本章小结30-32
• 第三章 超精密磨削中磨削力和磨削温度模型的研究32-41
• §3-1 引言32
• §3-2 磨削力数学模型的建立32-36
• §3-3 陶瓷的磨削力的特征36-37
• §3-4 磨削温度数学模型的建立37-39
• §3-5 关于磨削温度的实验研究39
• §3-6 本章结论39-41
• 第四章 陶瓷磨削机理41-48
• §4-1 引言41
• §4-2 压痕断裂力学41-45
• §4-3 切削模型近似45-47
• §4-4 本章小结47-48
• 第五章 硬脆材料的延性域磨削48-56
• §5-1 引言48
• §5-2 陶瓷材料中晶相的塑性形变48-50
• §5-3 磨削热下陶瓷玻璃相的粘性流动50-51
• §5-4 脆性断裂及裂纹的扩展51-52
• §5-5 工程材料去除机理分析52-54
• §5-6 半延性域磨削分析54-55
• §5-7 本章小结55-56
• 第六章 结论56-57
• 参考文献57-59
• 致谢59

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 佟富强;TN85金属陶瓷球面偶件ELID超精密磨削技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈娟烈;旋转超声波加工机理的有限元分析[D];太原理工大学;2011年

2 孟磊;碳化硅的线锯切片技术与加工机理研究[D];山东大学;2011年

3 郝云霞;微细端面磨削机理的试验研究[D];东北大学;2009年

4 余振中;采用冰冻磨具的硅片塑性模态加工机理及工艺研究[D];南京航空航天大学;2007年

5 朱文博;工程陶瓷旋转超声钻削效率的有限元分析[D];哈尔滨工业大学;2007年

6 李红;金刚石线锯超声复合锯切硬脆材料的实验研究[D];沈阳理工大学;2008年

7 华钱锋;基于半固着磨粒磨具加工的材料去除机理研究[D];浙江工业大学;2009年

8 聂时君;SiC陶瓷预应力切削的离散元模拟和划痕实验研究[D];湘潭大学;2009年

9 张焕民;基于虚拟现实的CBN砂轮超高速磨削仿真研究[D];东北大学　;2009年

10 贺东溥;金刚石线锯切割SiC的加工质量研究[D];山东大学;2010年

  本文关键词：工程陶瓷的超精密磨削机理与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：390849