砂浆辅助固结磨料研磨蓝宝石工艺研究

发布时间：2017-09-14 17:12

  本文关键词：砂浆辅助固结磨料研磨蓝宝石工艺研究

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【摘要】：固结磨料研磨具有磨料利用率高、可控性好、对环境友好的优点,相比传统游离磨料研磨,能大大降低加工成本。采用金刚石固结磨料垫(FAP)研磨蓝宝石晶片,材料去除率下降趋势偏快,FAP自修整能力严重不足制约了其工业应用。受砂浆磨损实验启发,本文尝试往研磨液添加碳化硅颗粒办法,辅助磨屑提高FAP自修整能力,开展固结磨料加工蓝宝石新工艺研究,主要完成的工作和取得的成果如下:(1)系统分析了影响FAP研磨自修整的因素。工艺参数及FAP特性是影响自修整的两大关键因素。磨屑促进树脂基体的磨损,有助于提高FAP自修整能力。蓝宝石的高硬度使得磨屑细小,导致FAP自修整能力不足。在此基础上提出碳化硅砂浆辅助FAP研磨蓝宝石方法,取得良好的加工效果。从颗粒在液相体系中的沉降及分散两方面初步探索碳化硅研磨液的配制。数值模拟偏心距及转速比对研磨轨迹的影响,为研磨参数值选取提供参考。(2)探索砂浆辅助FAP研磨蓝宝石工艺中碳化硅颗粒作用机制。设计三组对比实验,分别为无磨料FAP+砂浆,FAP无砂浆,FAP+砂浆条件下研磨蓝宝石。从材料去除率,晶片表面质量及研磨后FAP表面形貌分析各自差异。结果表明:砂浆液中碳化硅颗粒研磨蓝宝石材料去除率很低,FAP无砂浆研磨方式次之,砂浆辅助FAP研磨方式最高,远大于前两者,而且具有良好保持性。结合对晶片表面微观起伏形貌及研磨后FAP表面金刚石分布分析,确定碳化硅颗粒切削作用弱,主要对FAP表面起到修整作用。(3)开展砂浆辅助FAP研磨蓝宝石衬底工艺优化。选取FAP硬度、碳化硅颗粒粒径、颗粒浓度及研磨压力四个因素,进行双因素实验。结果表明:材料去除率随研磨液中碳化硅颗粒浓度增加而提高,随碳化硅颗粒粒径增大而提高,随研磨压力的增加而提高;晶片表面粗糙度随碳化硅颗粒浓度增加呈现先降后升趋势,随碳化硅颗粒粒径增大而增加,随研磨压力增加而不断下降。硬度较硬的4#FAP,3%颗粒浓度,W10粒度的碳化硅颗粒,5psi的研磨压力条件下,获得较优加工效果。材料去除率达到482.0nm/min,表面粗糙度0.139μm,实现FAP高效精研蓝宝石。
【关键词】：固结磨料研磨垫 碳化硅颗粒 蓝宝石晶片 自修整 工艺优化
【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
• 1.2 蓝宝石晶片加工国内外现状13-19
• 1.2.1 蓝宝石性质及应用13-14
• 1.2.2 蓝宝石晶片加工14-19
• 1.2.2.1 游离磨料加工蓝宝石现状15-17
• 1.2.2.2 固结磨料加工蓝宝石现状17-19
• 1.3 固结磨料垫自修整研究19-23
• 1.3.1 自修整相关研究19-21
• 1.3.2 固结磨料研磨垫自修整性能影响因素分析21-23
• 1.3.2.1 工艺参数对自修整性能的影响21-22
• 1.3.2.2 基体特性对自修整性能的影响22-23
• 1.3.3 固结磨料研磨蓝宝石自修整实现难点23
• 1.4 本文主要研究内容23-25
• 第二章 研磨实验及实验评价25-39
• 2.1 实验材料及设备25-26
• 2.2 FAP制备及处理26-27
• 2.2.1 FAP制备26-27
• 2.2.2 FAP贴盘及开刃处理27
• 2.3 研磨实验设置27-31
• 2.3.1 研磨抛光设备27-28
• 2.3.2 研磨液配制28-30
• 2.3.3 晶片装夹与拆卸30-31
• 2.4 研磨实验评价31-33
• 2.4.1 材料去除率31-32
• 2.4.2 晶片表面质量32-33
• 2.5 研磨实验参数选取33-38
• 2.5.1 研磨轨迹方程建立33-34
• 2.5.2 晶片上定点运动轨迹数值模拟34-38
• 2.5.2.1 偏心距影响34-36
• 2.5.2.2 转速影响36-38
• 2.6 本章小结38-39
• 第三章 砂浆辅助FAP研磨蓝宝石工艺中碳化硅作用研究39-48
• 3.1 实验设计39-41
• 3.1.1 研磨实验39-40
• 3.1.2 实验结果检测40-41
• 3.2 实验结果分析41-45
• 3.2.1 材料去除率41-42
• 3.2.2 晶片表面质量对比42-44
• 3.2.3 研磨垫表面形貌分析44-45
• 3.3 砂浆辅助FAP研磨作用模型45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 砂浆辅助FAP研磨蓝宝石工艺优化48-61
• 4.1 实验总体设计48-49
• 4.2 FAP硬度及碳化硅颗粒浓度优化实验49-54
• 4.2.1 实验设计49-50
• 4.2.2 实验结果及分析50-54
• 4.2.2.1 FAP硬度对材料去除率及表面粗糙度影响50-53
• 4.2.2.2 碳化硅颗粒浓度对材料去除率及表面粗糙度影响53-54
• 4.3 碳化硅颗粒粒径及研磨压力优化实验54-60
• 4.3.1 实验设计54-55
• 4.3.2 碳化硅颗粒粒径影响55-58
• 4.3.2.1 碳化硅颗粒粒径对材料去除率影响55-56
• 4.3.2.2 碳化硅颗粒粒径对表面粗糙度影响56-58
• 4.3.3 研磨压力的影响58-60
• 4.3.3.1 研磨压力对材料去除率影响58-59
• 4.3.3.2 研磨压力对表面粗糙度影响59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 总结61-62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：851258