基于电化学放电和皮秒激光的玻璃材料加工特性研究
发布时间：2022-12-25 16:12
近些年,随着科技革命的演进,微机电系统（MEMS）在越来越多的领域和行业被应用。其中以玻璃为代表的绝缘硬脆材料在MEMS器件中被广泛使用,但是其硬脆性导致很难用传统的机械加工工艺对其进行微细加工,限制了其进一步应用。电化学放电加工和皮秒激光加工是近些年发展起来的能有效对玻璃等材料进行微细加工的特种加工工艺,本文首先分别对电化学放电和皮秒激光加工玻璃进行了理论分析和试验研究,然后在此基础上进行了激光预刻蚀辅助电化学放电加工的机理分析和试验研究,利用激光预刻蚀的方法改善电化学放电加工微通道过程中通道边缘形貌较差的问题。主要研究内容如下:1.探究了电化学放电加工的机理,主要对在该过程中较为重要的电压-电流特性和材料蚀除机理进行了理论分析。分别研究了电压-电流的静态特性和动态特性,对电化学放电加工过程中不同阶段的电流形态进行了阐述,并分析了实际加工中的动态电流信号。对于材料的去除机理,重点研究了两种主要的去除方式:材料的热蚀去除和高温化学腐蚀去除。对于材料的热蚀去除,构建了放电过程中的温度分布模型,通过该模型研究了加工过程中的传热机理和满足材料熔融去除所需的最低温度;对于材料的高温化学腐蚀,分...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 微机电系统的应用与发展
1.2 MEMS器件材料
1.3 绝缘硬脆材料的加工工艺
1.3.1 激光加工
1.3.2 电化学放电加工
1.3.3 机械磨削加工
1.3.4 磨料水射流加工
1.3.5 超声加工
1.4 电化学放电加工技术研究现状
1.4.1 国外研究现状
1.4.2 国内研究现状
1.5 激光加工研究现状
1.6 课题来源和研究内容
1.6.1 课题来源
1.6.2 研究内容
第二章 电化学放电加工原理
2.1 引言
2.2 电化学放电加工原理
2.3 电化学放电电流特性
2.3.1 电化学放电电流静态特性
2.3.2 电化学放电电流动态特性
2.4 材料去除机理
2.4.1 材料热蚀去除机理
2.4.2 材料化学刻蚀机理
2.5 本章小结
第三章 基于电化学放电的玻璃材料加工试验研究
3.1 引言
3.2 电化学放电微槽加工过程
3.3 试验系统及方法
3.3.1 试验系统
3.3.2 试验方法
3.4 试验结果与讨论
3.4.1 加工电压对微通道宽度和质量的影响
3.4.2 电源频率对微通道宽度和质量的影响
3.4.3 工具电极转速对微通道宽度和质量的影响
3.4.4 工具电极进给速度对微通道宽度和质量的影响
3.5 本章小结
第四章 基于皮秒激光的玻璃材料加工试验研究
4.1 引言
4.2 皮秒激光加工玻璃材料的机理分析
4.3 试验装置及方法
4.3.1 试验装置
4.3.2 试验方法
4.4 试验结果与讨论
4.4.1 激光平均功率对线槽加工的影响
4.4.2 激光脉冲频率对线槽加工的影响
4.4.3 激光扫描次数对线槽加工的影响
4.4.4 激光扫描速度对线槽加工的影响
4.4.5 不同扫描间距对单层减薄微通道加工的影响
4.5 本章小结
第五章 激光预刻蚀辅助电化学放电加工机理研究
5.1 引言
5.2 加工原理及加工方法
5.2.1 加工原理
5.2.2 加工方法
5.3 试验结果与分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS传感器的发展概况[J]. 韩允. 电子产品世界. 2019(01)
[2]MEMS传感器技术发展现状与趋势[J]. 刘进长,刘振忠,张建. 科技中国. 2018(06)
[3]微细超声加工研究现状[J]. 缪兴华,汪炜. 航空制造技术. 2017(20)
[4]RF MEMS国内外现状及发展趋势[J]. 焦海龙,赵广宏,李文博,骆伟,金小锋. 遥测遥控. 2017(05)
[5]MEMS技术发展现状及未来发展趋势[J]. 秦雷,谢晓瑛,李君龙. 现代防御技术. 2017(04)
[6]基于润湿供液的电化学放电线切割实验研究[J]. 李其,蒋毅,赵万生,石子灿,平雪良. 电加工与模具. 2016(03)
[7]MEMS陀螺技术国内外发展现状简述[J]. 陈尚,张世军,穆星科,陈永强. 传感器世界. 2016(04)
[8]微磨料水射流加工技术研究现状[J]. 李增强,赵佩杰,宋雨轩,孙涛. 纳米技术与精密工程. 2016(02)
[9]激光加工技术的应用现状与未来发展[J]. 杨立军. 金属加工(热加工). 2016(04)
[10]磨料水射流车削硬脆材料关键技术研究[J]. 苗新刚,武美萍,缪小进. 液压气动与密封. 2016(02)
博士论文
[1]基于电解电火花效应的硬脆绝缘材料微加工技术[D]. 魏臣隽.上海交通大学 2011
[2]毫秒级脉冲激光辐照脆性材料的热—力学效应[D]. 刘剑.南京理工大学 2011
硕士论文
[1]基于电化学放电加工工艺的玻璃微细加工研究[D]. 黄磊.江苏大学 2016
[2]绝缘硬脆材料电化学放电加工关键技术研究[D]. 孙艳琪.上海交通大学 2015
[3]基于电化学放电的微细钻孔加工试验研究[D]. 李昂子.南京航空航天大学 2013
[4]难导电硬脆材料电化学放电加工机理研究[D]. 于建元.南京航空航天大学 2012
[5]基于裂纹控制法的钠钙玻璃YAG激光切割技术研究[D]. 蔡娜.哈尔滨工业大学 2009
[6]激光微细加工研究[D]. 曹思维.长春理工大学 2008
[7]脆性材料激光热应力切割的仿真与路径控制研究[D]. 毕国丽.浙江大学 2006
本文编号：3726940
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 微机电系统的应用与发展
1.2 MEMS器件材料
1.3 绝缘硬脆材料的加工工艺
1.3.1 激光加工
1.3.2 电化学放电加工
1.3.3 机械磨削加工
1.3.4 磨料水射流加工
1.3.5 超声加工
1.4 电化学放电加工技术研究现状
1.4.1 国外研究现状
1.4.2 国内研究现状
1.5 激光加工研究现状
1.6 课题来源和研究内容
1.6.1 课题来源
1.6.2 研究内容
第二章 电化学放电加工原理
2.1 引言
2.2 电化学放电加工原理
2.3 电化学放电电流特性
2.3.1 电化学放电电流静态特性
2.3.2 电化学放电电流动态特性
2.4 材料去除机理
2.4.1 材料热蚀去除机理
2.4.2 材料化学刻蚀机理
2.5 本章小结
第三章 基于电化学放电的玻璃材料加工试验研究
3.1 引言
3.2 电化学放电微槽加工过程
3.3 试验系统及方法
3.3.1 试验系统
3.3.2 试验方法
3.4 试验结果与讨论
3.4.1 加工电压对微通道宽度和质量的影响
3.4.2 电源频率对微通道宽度和质量的影响
3.4.3 工具电极转速对微通道宽度和质量的影响
3.4.4 工具电极进给速度对微通道宽度和质量的影响
3.5 本章小结
第四章 基于皮秒激光的玻璃材料加工试验研究
4.1 引言
4.2 皮秒激光加工玻璃材料的机理分析
4.3 试验装置及方法
4.3.1 试验装置
4.3.2 试验方法
4.4 试验结果与讨论
4.4.1 激光平均功率对线槽加工的影响
4.4.2 激光脉冲频率对线槽加工的影响
4.4.3 激光扫描次数对线槽加工的影响
4.4.4 激光扫描速度对线槽加工的影响
4.4.5 不同扫描间距对单层减薄微通道加工的影响
4.5 本章小结
第五章 激光预刻蚀辅助电化学放电加工机理研究
5.1 引言
5.2 加工原理及加工方法
5.2.1 加工原理
5.2.2 加工方法
5.3 试验结果与分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS传感器的发展概况[J]. 韩允. 电子产品世界. 2019(01)
[2]MEMS传感器技术发展现状与趋势[J]. 刘进长,刘振忠,张建. 科技中国. 2018(06)
[3]微细超声加工研究现状[J]. 缪兴华,汪炜. 航空制造技术. 2017(20)
[4]RF MEMS国内外现状及发展趋势[J]. 焦海龙,赵广宏,李文博,骆伟,金小锋. 遥测遥控. 2017(05)
[5]MEMS技术发展现状及未来发展趋势[J]. 秦雷,谢晓瑛,李君龙. 现代防御技术. 2017(04)
[6]基于润湿供液的电化学放电线切割实验研究[J]. 李其,蒋毅,赵万生,石子灿,平雪良. 电加工与模具. 2016(03)
[7]MEMS陀螺技术国内外发展现状简述[J]. 陈尚,张世军,穆星科,陈永强. 传感器世界. 2016(04)
[8]微磨料水射流加工技术研究现状[J]. 李增强,赵佩杰,宋雨轩,孙涛. 纳米技术与精密工程. 2016(02)
[9]激光加工技术的应用现状与未来发展[J]. 杨立军. 金属加工(热加工). 2016(04)
[10]磨料水射流车削硬脆材料关键技术研究[J]. 苗新刚,武美萍,缪小进. 液压气动与密封. 2016(02)
博士论文
[1]基于电解电火花效应的硬脆绝缘材料微加工技术[D]. 魏臣隽.上海交通大学 2011
[2]毫秒级脉冲激光辐照脆性材料的热—力学效应[D]. 刘剑.南京理工大学 2011
硕士论文
[1]基于电化学放电加工工艺的玻璃微细加工研究[D]. 黄磊.江苏大学 2016
[2]绝缘硬脆材料电化学放电加工关键技术研究[D]. 孙艳琪.上海交通大学 2015
[3]基于电化学放电的微细钻孔加工试验研究[D]. 李昂子.南京航空航天大学 2013
[4]难导电硬脆材料电化学放电加工机理研究[D]. 于建元.南京航空航天大学 2012
[5]基于裂纹控制法的钠钙玻璃YAG激光切割技术研究[D]. 蔡娜.哈尔滨工业大学 2009
[6]激光微细加工研究[D]. 曹思维.长春理工大学 2008
[7]脆性材料激光热应力切割的仿真与路径控制研究[D]. 毕国丽.浙江大学 2006
本文编号：3726940
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