磨粒改性对固结磨料垫研磨蓝宝石性能的影响

发布时间：2017-09-02 19:37

  本文关键词：磨粒改性对固结磨料垫研磨蓝宝石性能的影响

  更多相关文章： 金刚石磨粒 化学镀 蓝宝石 固结磨料研磨垫 磨粒受力分析

【摘要】：蓝宝石材料具有非常优异的物理性质和稳定的化学性质,其应用领域十分广泛,在军事、航空航天、电子科技等领域扮演着非常重要的角色。固结磨料技术是蓝宝石研磨抛光的新工艺,具有十分重要的应用前景。但是在研磨过程中磨粒容易脱落,造成磨料浪费以及研磨效率的下降。本文通过化学镀镍的方法在金刚石表面镀上一层Ni-P合金,增强金刚石与树脂基体的结合力,并制成镀镍金刚石固结磨料研磨垫研磨蓝宝石,探索磨粒改性对研磨蓝宝石性能的影响。论文开展的主要研究内容如下:(1)探索了金刚石表面化学镀镍工艺,在粒径分别为20~30μm和40~50μm的金刚石表面上镀覆一层不同包覆率的Ni-P合金层,研究了表面形貌与包覆率之间的关系。研究表明:化学镀镍能明显改变金刚石的表面形貌,并且随着包覆率的提高,瘤状突起的分布及尺寸明显改善。(2)利用单因素实验方法研究了包覆率对固结磨料垫研磨蓝宝石性能的影响。采用了不同粒径不同包覆率的镀镍金刚石研磨垫粗研和精研蓝宝石,利用CP-4抛光平台测量了研磨过程中工件与FAP的摩擦系数和声发射信号;测量并计算了工件的材料去除率与表面粗糙度,分析了镀镍金刚石包覆率对蓝宝石研磨过程的影响。研究表明:粗研过程磨粒切入深度大,受力较大,所以在研磨蓝宝石过程中粗研使用的金刚石对镀镍量的要求较高。在研磨蓝宝石时,粗研过程金刚石包覆率为50%时材料去除率达到最大,而精研过程金刚石包覆率为30%时材料去除率达到最大。(3)研究了镀镍金刚石研磨垫研磨蓝宝石的机理。建立了适合固结磨料研磨垫的单颗磨粒的受力模型,得到了包覆率与切深的关系。发现在相同情况下由于粒径大的磨粒所受到的切削力和转矩大,更容易从研磨垫上脱落,所以需要更大的覆镍量来维持基体对磨粒的把持力;同时通过研磨过程中的声发射信号析进一步验证了镀镍量对研磨蓝宝石的要求。
【关键词】：金刚石磨粒 化学镀 蓝宝石 固结磨料研磨垫 磨粒受力分析
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ164
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 引言13-15
• 1.2 蓝宝石的材料特性与加工研究现状15-20
• 1.2.1 蓝宝石的晶体结构与材料性能15-16
• 1.2.2 蓝宝石晶体的加工技术16-18
• 1.2.3 蓝宝石加工的国内外研究现状18-20
• 1.3 固结磨料研磨技术20-22
• 1.3.1 固结磨料研磨技术的概述20-21
• 1.3.2 固结磨料技术的研究现状21-22
• 1.4 课题研究的背景与内容22-25
• 1.4.1 课题研究的背景22-23
• 1.4.2 课题研究的内容23-25
• 第二章 金刚石化学镀镍及固结磨料研磨垫的制备25-38
• 2.1 引言25
• 2.2 实验材料及设备25-26
• 2.2.1 实验材料25-26
• 2.2.2 实验设备26
• 2.3 金刚石磨粒的表面镀镍流程26-31
• 2.3.1 预处理工艺27-29
• 2.3.2 化学镀镍工艺29-31
• 2.3.3 后处理工艺31
• 2.4 固结磨料研磨垫的制备及研磨试验31-33
• 2.4.1 实验设备及试剂31-32
• 2.4.2 固结磨料研磨垫的制备流程32-33
• 2.4.3 研磨实验33
• 2.5 镀镍金刚石研磨垫的研磨性能评价33-36
• 2.5.1 研磨过程中的摩擦系数34
• 2.5.2 研磨垫的表面形貌34
• 2.5.3 研磨过程中的声发射信号34-35
• 2.5.4 工件的材料去除率35
• 2.5.5 工件的表面质量35-36
• 2.6 本章小结36-38
• 第三章 磨粒覆镍量对固结磨料研磨蓝宝石性能的影响38-50
• 3.1 引言38
• 3.2 金刚石镀覆前后的表面形貌38-42
• 3.2.1 金刚石镀覆前的表面形貌38-39
• 3.2.2 金刚石镀覆后的表面形貌39-42
• 3.3 磨粒包覆率对FAP研磨蓝宝石过程的影响42-48
• 3.3.1 不同包覆率金刚石研磨过程中的摩擦系数42-44
• 3.3.2 不同包覆率金刚石研磨垫研磨后的表面形貌44-45
• 3.3.3 不同包覆率金刚石研磨过程中的声发射信号45-46
• 3.3.4 不同包覆率金刚石研磨后工件的材料去除率46-47
• 3.3.5 不同包覆率金刚石研磨后工件的表面质量47-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第四章 镀镍金刚石研磨蓝宝石的机理研究50-63
• 4.1 引言50
• 4.2 接触力学经典模型50-53
• 4.2.1 Hertz接触理论50-52
• 4.2.2 GW接触模型52-53
• 4.3 磨粒受力模型53-58
• 4.3.1 磨粒切削刃简化53-54
• 4.3.2 单颗磨粒受力分析54-56
• 4.3.3 磨粒分布假设56-57
• 4.3.4 磨粒脱落过程57-58
• 4.4 研磨过程中的声发射分析58-62
• 4.4.1 研磨过程中的声发射源58-59
• 4.4.2 声发射信号的参数分析59
• 4.4.3 时频域谱分析59-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 总结和展望63-65
• 5.1 总结63-64
• 5.2 展望64-65
• 参考文献65-71
• 致谢71-72
• 在校期间的研究成果及发表的学术论文72

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