钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光基础研究
发布时间：2024-06-12 03:32
刀具质量和性能直接决定制造业的生产水平,随着我国制造业的快速升级,刀具行业对刀具质量和性能的要求越来越高,如何提高刀具表面质量,进而提高刀具的耐用度,是目前刀具加工领域的一个重要研究内容。钨钴类硬质合金是目前应用非常广泛的刀具材料,本文开展了钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光的基础研究,研究其抛光机理和工艺,有效降低刀具的表面损伤层,提高刀具的耐用度。主要研究工作与成果如下:(1)研究钨钴类硬质合金刀具在抛光液中的腐蚀行为,揭示钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光的化学反应机理。通过实验研究抛光液pH值对刀片化学机械抛光效果的影响规律,研究发现:当抛光液的pH值为6-8时,刀片表面的损伤层较少。基于X射线衍射(XRD)分析和X射线光电子能谱(XPS)分析研究钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光的化学反应机理,研究发现:当刀片处于双氧水基抛光液中时,由于硬质相碳化钨(WC)和粘结相钴(Co)之间存在电位差,刀片表面易发生电偶腐蚀现象,Co粘结相被腐蚀,产生活性溶解,部分溶解的Co2+被氧化成Co3+,遇空气后形成可溶于酸的且易于被磨粒去除的Co3
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号对照表
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 硬质合金刀具加工的研究现状
1.2.1 硬质合金的材料特性
1.2.2 刀具材料的研究现状
1.2.3 硬质合金刀具加工方法比较
1.2.4 硬质合金刀具加工面临的问题和发展方向
1.3 化学机械抛光的研究现状
1.3.1 化学机械抛光的工作原理
1.3.2 化学反应机理研究
1.3.3 材料去除机理
1.3.4 工艺参数优化
1.3.5 目前存在的主要问题
1.4 本课题的来源
1.5 研究内容及章节安排
第2章 钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光的化学反应机理研究
2.1 引言
2.2 钨钴类硬质合金的金相组成及化学状态分析
2.2.1 钨钴类硬质合金金相组成及性质
2.2.2 钨钴类硬质合金组成元素的化学状态
2.3 钨钴类硬质合金材料的腐蚀机理
2.3.1 Co和 WC的性质及腐蚀行为
2.3.2 钨钴类硬质合金的腐蚀行为
2.4 抛光液的pH值对钨钴类硬质合金刀具CMP抛光的影响
2.4.1 实验条件及工艺参数
2.4.2 实验结果与分析
2.5 硬质合金刀具化学机械抛光的化学反应机理
2.5.1硬质合金刀具腐蚀实验
2.5.2 刀具在双氧水溶液中的化学反应
2.6 本章小结
第3章 抛光垫和磨粒特性对钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光影响规律研究
3.1 引言
3.2 钨钴类硬质合金刀具的材料特性
3.3 实验方案
3.4 抛光垫特性对钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光的影响
3.4.1 抛光垫材料特性
3.4.2 实验条件及工艺参数
3.4.3 实验结果与分析
3.5 磨粒特性对钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光的影响
3.5.1 磨粒材料特性
3.5.2 实验条件及工艺参数
3.5.3 实验结果与分析
3.6 本章小结
第4章 钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光的材料去除机理研究
4.1 引言
4.2 钨钴类硬质合金刀具-磨粒-抛光垫接触模型
4.3 材料去除率模型的建立
4.3.1 抛光垫与刀片前刀面的实际接触面积
4.3.2 机械材料去除模型的建立
4.3.3 常用工艺参数水平的确定
4.3.4 修正系数
4.3.5 实验验证与分析
4.4 表面粗糙度模型的建立
4.4.1 实验方法
4.4.2 数据处理与分析
4.4.3 实验验证
4.5 本章小结
第5章 基于NSGA-Ⅱ的工艺参数多目标优化
5.1 NSGA-Ⅱ算法
5.1.1 种群初始化
5.1.2 快速非支配排序
5.1.3 个体拥挤度计算
5.1.4 交叉和变异
5.1.5 锦标赛选择
5.1.6 生成新的种群(精英策略)
5.2 钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光工艺参数多目标优化
5.2.1 数学模型
5.2.2 NSGA-II算法在工艺参数优化中的仿真实验及实际应用
5.3 实验及结果分析
5.4 本章小结
结论与展望
1 结论
2 展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录 B 攻读学位期间所参加的科研项目
附录 C 攻读学位期间所获得的国家专利
附录 D 攻读学位期间所获得的软件著作权
本文编号：3993161
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号对照表
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 硬质合金刀具加工的研究现状
1.2.1 硬质合金的材料特性
1.2.2 刀具材料的研究现状
1.2.3 硬质合金刀具加工方法比较
1.2.4 硬质合金刀具加工面临的问题和发展方向
1.3 化学机械抛光的研究现状
1.3.1 化学机械抛光的工作原理
1.3.2 化学反应机理研究
1.3.3 材料去除机理
1.3.4 工艺参数优化
1.3.5 目前存在的主要问题
1.4 本课题的来源
1.5 研究内容及章节安排
第2章 钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光的化学反应机理研究
2.1 引言
2.2 钨钴类硬质合金的金相组成及化学状态分析
2.2.1 钨钴类硬质合金金相组成及性质
2.2.2 钨钴类硬质合金组成元素的化学状态
2.3 钨钴类硬质合金材料的腐蚀机理
2.3.1 Co和 WC的性质及腐蚀行为
2.3.2 钨钴类硬质合金的腐蚀行为
2.4 抛光液的pH值对钨钴类硬质合金刀具CMP抛光的影响
2.4.1 实验条件及工艺参数
2.4.2 实验结果与分析
2.5 硬质合金刀具化学机械抛光的化学反应机理
2.5.1硬质合金刀具腐蚀实验
2.5.2 刀具在双氧水溶液中的化学反应
2.6 本章小结
第3章 抛光垫和磨粒特性对钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光影响规律研究
3.1 引言
3.2 钨钴类硬质合金刀具的材料特性
3.3 实验方案
3.4 抛光垫特性对钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光的影响
3.4.1 抛光垫材料特性
3.4.2 实验条件及工艺参数
3.4.3 实验结果与分析
3.5 磨粒特性对钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光的影响
3.5.1 磨粒材料特性
3.5.2 实验条件及工艺参数
3.5.3 实验结果与分析
3.6 本章小结
第4章 钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光的材料去除机理研究
4.1 引言
4.2 钨钴类硬质合金刀具-磨粒-抛光垫接触模型
4.3 材料去除率模型的建立
4.3.1 抛光垫与刀片前刀面的实际接触面积
4.3.2 机械材料去除模型的建立
4.3.3 常用工艺参数水平的确定
4.3.4 修正系数
4.3.5 实验验证与分析
4.4 表面粗糙度模型的建立
4.4.1 实验方法
4.4.2 数据处理与分析
4.4.3 实验验证
4.5 本章小结
第5章 基于NSGA-Ⅱ的工艺参数多目标优化
5.1 NSGA-Ⅱ算法
5.1.1 种群初始化
5.1.2 快速非支配排序
5.1.3 个体拥挤度计算
5.1.4 交叉和变异
5.1.5 锦标赛选择
5.1.6 生成新的种群(精英策略)
5.2 钨钴类硬质合金刀具化学机械抛光工艺参数多目标优化
5.2.1 数学模型
5.2.2 NSGA-II算法在工艺参数优化中的仿真实验及实际应用
5.3 实验及结果分析
5.4 本章小结
结论与展望
1 结论
2 展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录 B 攻读学位期间所参加的科研项目
附录 C 攻读学位期间所获得的国家专利
附录 D 攻读学位期间所获得的软件著作权
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