光学元件研抛加工过程中表面/亚表面损伤的研究
发布时间：2021-10-31 22:56
随着空间遥感观测技术的飞速发展,作为空间遥感相机关键元件之一的光学反射镜不断向大口径、离轴化和高度轻量化的趋势发展,因此对反射镜材料的选取与加工工艺亦提出了更高的要求。碳化硅具有高硬度、高强度、化学性能稳定、耐磨性好等特点,是作为空间反射镜材料的理想选择之一。但是碳化硅的脆性较高,同时断裂韧性较低,使其在精密加工中极易产生表面/亚表面微裂纹、位错、相变等损伤,从而影响材料的表面完整性和疲劳性能。计算机控制精密研抛是一种能有效减小由其它加工工序引起的表面/亚表面损伤的加工手段。目前常用的研抛方法主要是接触式,研抛工具和工件表面不可避免的存在机械作用,因此研抛工件表面微裂纹、脆性断裂以及残余应力集中等表面/亚表面损伤依然存在。为了在碳化硅研抛加工过程中获得较好的表面和亚表面质量,研究碳化硅材料表面/亚表面损伤机理和控制裂纹深度具有重要意义。本文以碳化硅精密研抛加工的去除机理和运动学特性为理论基础,建立研抛工艺参数（研抛深度、主轴转速、进给速度和磨粒粒径）与表面和亚表面损伤之间的数学模型。利用有限元仿真技术进行单磨粒研抛过程仿真,通过观测动态研抛过程,分析工件表面和亚表面损伤深度在不同工艺参...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
优化方法总结
图 4.3 ZYGO 光学轮廓仪.2 亚表面损伤检测方案前硬脆材料的亚表面裂纹检测方法主要分为破坏性检测技术和非破坏破坏性检测技术在硬脆材料质量控制研究中是必不可少的检测方法，常面显微观测法[83]、角度抛光法[84]、磁流变抛光法[85]等，此类方法能够确分析亚表面裂纹的形态和分布特征，且原理简单易实现，但是检测效品时容易引起二次损伤。非破坏性检测方法有 X 射线法[86]、激光调制全内反射显微法[88]等，尽管此类方法基本不会对亚表面造成二次损伤，检测原理和实施条件复杂，测试平台昂贵，且检测结果不直观，测量结检测方法的精度低，因此不利于计算机辅助研抛加工硬脆材料的亚表面面显微观测法是检测硬脆材料的亚表面裂纹深度和观察亚表面裂纹分接、最常用的方法，因此本文采用截面显微观测法检测碳化硅研抛加工
影响检测结果。检测面陪件抛光面ABDC图 4.4 截面显微观测法示意图冷场发射扫描电镜（JSM-6700F）观测无压烧结碳化硅亚表面，四组工艺条件下无压碳化硅工件表面不同位置的扫描电镜图。测量度，通过记录数据分析整理，取每一组工艺参数下的最大裂纹深度终检测结果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微晶玻璃超精密磨削的表面/亚表面损伤及其材料去除机理研究[J]. 高尚,朱祥龙,康仁科,郭东明,王紫光,张璧. 机械工程学报. 2017(07)
[2]工艺参数对磨削硅晶圆亚表面损伤裂纹的影响[J]. 孙敬龙,秦飞,陈沛,安彤,宇慧平,王仲康,唐亮. 北京工业大学学报. 2017(03)
[3]美国国家航空航天局试验证实碳化硅（SiC）集成电路可用于金星探测任务[J]. 半导体信息. 2017(01)
[4]光学硬脆材料固结磨料研磨中的亚表面损伤预测[J]. 朱永伟,李信路,王占奎,凌顺志. 光学精密工程. 2017(02)
[5]K9玻璃磨削亚表面损伤深度预测模型及实验研究[J]. 张飞虎,李琛,赵航,冷冰. 中国机械工程. 2016(18)
[6]工程陶瓷磨削损伤建模与数值模拟研究进展[J]. 万林林,刘志坚,邓朝晖,刘伟. 兵器材料科学与工程. 2016(04)
[7]铌酸锂晶体的研磨亚表面损伤深度[J]. 朱楠楠,朱永伟,李军,郑方志,沈琦. 光学精密工程. 2015(12)
[8]单颗金刚石磨粒切削氮化硅陶瓷仿真与试验研究[J]. 刘伟,邓朝晖,万林林,赵小雨,皮舟. 机械工程学报. 2015(21)
[9]TB6钛合金高速铣削三维表面形貌及疲劳行为（英文）[J]. 姚倡锋,武导侠,靳淇超,黄新春,任军学,张定华. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(03)
[10]铝合金车轮CNC机械抛光材料去除深度建模方法研究[J]. 吴昌林,丁和艳,陈义. 中国机械工程. 2009(21)
博士论文
[1]BK7光学玻璃超声振动磨削脆塑性转变及加工质量研究[D]. 赵培轶.哈尔滨工业大学 2017
[2]硬脆难加工材料高速磨削表面完整性及亚表面损伤研究[D]. 陈剑斌.湖南大学 2015
[3]基于单颗磨粒切削的氮化硅陶瓷精密磨削仿真与实验研究[D]. 刘伟.湖南大学 2014
[4]光学材料加工亚表面损伤检测及控制关键技术研究[D]. 王卓.国防科学技术大学 2008
[5]SiC光学材料超精密研抛关键技术研究[D]. 王贵林.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
硕士论文
[1]微晶玻璃超精密磨削表面/亚表面损伤研究[D]. 赵博.大连理工大学 2016
[2]硬脆材料超声波振动辅助研磨抛光的仿真与试验研究[D]. 韩磊.吉林大学 2015
[3]光学玻璃单颗磨粒磨削过程的仿真与实验研究[D]. 李志鹏.哈尔滨工业大学 2013
[4]改进人工蜂群算法及其在切削参数优化问题中的应用研究[D]. 李新鹏.华中科技大学 2013
[5]光学玻璃磨削裂纹形成过程仿真及试验研究[D]. 孟彬彬.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3469021
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
优化方法总结
图 4.3 ZYGO 光学轮廓仪.2 亚表面损伤检测方案前硬脆材料的亚表面裂纹检测方法主要分为破坏性检测技术和非破坏破坏性检测技术在硬脆材料质量控制研究中是必不可少的检测方法，常面显微观测法[83]、角度抛光法[84]、磁流变抛光法[85]等，此类方法能够确分析亚表面裂纹的形态和分布特征，且原理简单易实现，但是检测效品时容易引起二次损伤。非破坏性检测方法有 X 射线法[86]、激光调制全内反射显微法[88]等，尽管此类方法基本不会对亚表面造成二次损伤，检测原理和实施条件复杂，测试平台昂贵，且检测结果不直观，测量结检测方法的精度低，因此不利于计算机辅助研抛加工硬脆材料的亚表面面显微观测法是检测硬脆材料的亚表面裂纹深度和观察亚表面裂纹分接、最常用的方法，因此本文采用截面显微观测法检测碳化硅研抛加工
影响检测结果。检测面陪件抛光面ABDC图 4.4 截面显微观测法示意图冷场发射扫描电镜（JSM-6700F）观测无压烧结碳化硅亚表面，四组工艺条件下无压碳化硅工件表面不同位置的扫描电镜图。测量度，通过记录数据分析整理，取每一组工艺参数下的最大裂纹深度终检测结果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微晶玻璃超精密磨削的表面/亚表面损伤及其材料去除机理研究[J]. 高尚,朱祥龙,康仁科,郭东明,王紫光,张璧. 机械工程学报. 2017(07)
[2]工艺参数对磨削硅晶圆亚表面损伤裂纹的影响[J]. 孙敬龙,秦飞,陈沛,安彤,宇慧平,王仲康,唐亮. 北京工业大学学报. 2017(03)
[3]美国国家航空航天局试验证实碳化硅（SiC）集成电路可用于金星探测任务[J]. 半导体信息. 2017(01)
[4]光学硬脆材料固结磨料研磨中的亚表面损伤预测[J]. 朱永伟,李信路,王占奎,凌顺志. 光学精密工程. 2017(02)
[5]K9玻璃磨削亚表面损伤深度预测模型及实验研究[J]. 张飞虎,李琛,赵航,冷冰. 中国机械工程. 2016(18)
[6]工程陶瓷磨削损伤建模与数值模拟研究进展[J]. 万林林,刘志坚,邓朝晖,刘伟. 兵器材料科学与工程. 2016(04)
[7]铌酸锂晶体的研磨亚表面损伤深度[J]. 朱楠楠,朱永伟,李军,郑方志,沈琦. 光学精密工程. 2015(12)
[8]单颗金刚石磨粒切削氮化硅陶瓷仿真与试验研究[J]. 刘伟,邓朝晖,万林林,赵小雨,皮舟. 机械工程学报. 2015(21)
[9]TB6钛合金高速铣削三维表面形貌及疲劳行为（英文）[J]. 姚倡锋,武导侠,靳淇超,黄新春,任军学,张定华. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(03)
[10]铝合金车轮CNC机械抛光材料去除深度建模方法研究[J]. 吴昌林,丁和艳,陈义. 中国机械工程. 2009(21)
博士论文
[1]BK7光学玻璃超声振动磨削脆塑性转变及加工质量研究[D]. 赵培轶.哈尔滨工业大学 2017
[2]硬脆难加工材料高速磨削表面完整性及亚表面损伤研究[D]. 陈剑斌.湖南大学 2015
[3]基于单颗磨粒切削的氮化硅陶瓷精密磨削仿真与实验研究[D]. 刘伟.湖南大学 2014
[4]光学材料加工亚表面损伤检测及控制关键技术研究[D]. 王卓.国防科学技术大学 2008
[5]SiC光学材料超精密研抛关键技术研究[D]. 王贵林.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
硕士论文
[1]微晶玻璃超精密磨削表面/亚表面损伤研究[D]. 赵博.大连理工大学 2016
[2]硬脆材料超声波振动辅助研磨抛光的仿真与试验研究[D]. 韩磊.吉林大学 2015
[3]光学玻璃单颗磨粒磨削过程的仿真与实验研究[D]. 李志鹏.哈尔滨工业大学 2013
[4]改进人工蜂群算法及其在切削参数优化问题中的应用研究[D]. 李新鹏.华中科技大学 2013
[5]光学玻璃磨削裂纹形成过程仿真及试验研究[D]. 孟彬彬.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3469021
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