高精度碳化硅单晶刀具的电化学机械复合高效刃磨技术研究

发布时间：2021-04-22 16:38

　　近年来,随着先进光学透镜、电子部件、精密仪器和医疗器械对复杂形状与高精度表面的要求的日益提高,超精密加工技术也在不断发展。针对现有切削刀具材料化学稳定性低,高温易损耗,刀具寿命短等问题,本文提出使用高硬度和高化学稳定性兼备的单晶碳化硅（SiC）作为超精密加工用的刀具材料。研究围绕单晶碳化硅刀具的高效精密制备目标,针对碳化硅刀具刃磨困难等问题,提出了电化学射流辅助磨削加工的方法,以实现低损伤、高表面光洁度和高效的加工需求。为此,本文进行了一系列研究,具体内容如下:在文献调查的基础上对刀具发展概况及不同刀具的特点进行概述,提出新型单晶碳化硅刀具,并分析国内外刀具刃磨以及碳化硅加工的技术现状,提出电化学射流辅助磨削的新方法。以此方法为目标,首次对单晶碳化硅的电化学特性进行研究,使用三电极系统研究了其极化曲线与金属的差异,并通过改变电解液离子种类、离子浓度、阳极电位等不同电化学条件,分析4H-SiC的阳极氧化行为,归纳出获得最佳的氧化速率的电解液类型及其质量浓度,通过分析氧化后表面形貌以及表面物质组成,总结出单晶SiC的阳极氧化原理;研究4H-SiC的电化学射流局部氧化特性,对4H-SiC表面... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 刀具发展现状及其特点
        1.2.1 超精密加工用刀具及其问题点
        1.2.2 单晶SiC作为新型刀具材料的潜力
    1.3 超精密单晶刀具的制作方法
        1.3.1 超精密单晶刀具的制作工艺
        1.3.2 单晶SiC精密加工技术现状
        1.3.3 国内外研究现状简析
    1.4 电化学射流辅助磨削技术提案
    1.5 本文的研究目的与内容
第2章 单晶碳化硅的电化学氧化行为研究
    2.1 引言
    2.2 电化学阳极氧化测试系统以及实验条件
    2.3 单晶SiC阳极极化曲线分析
    2.4 单晶SiC的阳极氧化行为及表面特性
        2.4.1 SiC氧化膜形成规律
        2.4.2 极化电压对表面形貌的影响
    2.5 阳极氧化速率的优化研究
        2.5.1 电极电压对阳极氧化速率的影响
        2.5.2 pH对阳极氧化速率的影响
        2.5.3 电解液浓度对阳极氧化速率的影响
    2.6 单晶SiC的阳极氧化机理
    2.7 本章小结
第3章 电化学射流选择性氧化4H-SIC规律研究
    3.1 引言
    3.2 电化学射流氧化系统以及实验条件
    3.3 静止电化学射流氧化规律
    3.4 射流参数对氧化膜特性的影响
        3.4.1 电流密度的影响
        3.4.2 氧化时间的影响
    3.5 电化学射流区域氧化
        3.5.1 电化学射流扫描氧化
        3.5.2 电化学射流光栅扫描氧化
    3.6 本章小结
第4章 电化学射流辅助磨削工艺研究
    4.1 引言
    4.2 实验系统以及条件
    4.4 电化学射流辅助磨削SiC工艺研究
        4.4.1 磨削效果
        4.4.2 表面材料去除行为及机理
        4.4.3 不同工艺参数对表面特性与加工效率的影响
    4.5 电化学射流氧化复合磨削
        4.5.1 斜置喷嘴的电化学射流仿真模拟
        4.5.2 正交试验设计
        4.5.3 正交试验结果分析
    4.6 本章小结
第5章 单晶碳化硅刀具刃磨工艺研究
    5.1 引言
    5.2 电化学射流辅助刃磨装置设计
    5.3 单晶SiC刀具的设计及制作工艺
    5.4 SiC刀具几何形状切割
    5.5 SiC刀具刃磨工艺探讨
        5.5.1 SiC刀具机械刃磨后刀刃锋利度对比
        5.5.2 电化学射流辅助刃磨后刀刃锋利度对比
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3154106