文章基本信息

       引用本文：孫國棟, 李維翠, 胡晉昭, 李樹強(qiáng), 黃樹濤. 研磨壓力對(duì)聚晶金剛石表面質(zhì)量的影響[J]. 金剛石與磨料磨具工程, 2024, 44(4): 528-533.

       SUN Guodong, LI Weicui, HU Jinzhao, LI Shuqiang, HUANG Shutao. Effect of lapping pressure on surface quality of polycrystalline diamond[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2024, 44(4): 528-533.

       doi:10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0036

       全文信息

       有關(guān)這篇文章的更多信息，歡迎大家通過掃描下方二維碼閱讀下載。

       研究背景

       研究背景BACKGROUND碳化硅（SiC）陶瓷作為典型的硬脆材料，憑借其高溫機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、高導(dǎo)熱性、抗氧化性、耐化學(xué)腐蝕性和耐磨損性，廣泛應(yīng)用于汽車、石化、電子、光學(xué)和航空航天等領(lǐng)域。然而，加工碳化硅陶瓷的過程中常面臨效率低、工具磨損嚴(yán)重、表面質(zhì)量差等問題。超快激光因其高峰值功率和低熱影響區(qū)的特點(diǎn)，成為解決這些問題、實(shí)現(xiàn)碳化硅陶瓷精密加工的理想技術(shù)。研究表明，隨著激光能量的增加，碳化硅陶瓷的材料去除機(jī)制從弱燒蝕轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)燒蝕，主要表現(xiàn)為熱汽化和爆炸效應(yīng)。同時(shí)，累加效應(yīng)、光化學(xué)作用以及激光能量密度對(duì)材料去除特性的影響也得到了廣泛關(guān)注。盡管現(xiàn)有研究對(duì)碳化硅陶瓷的激光燒蝕特性進(jìn)行了較多探討，但在燒蝕區(qū)域成分分布和去除機(jī)制方面的研究仍顯不足。本研究采用飛秒激光在不同能量密度和脈沖條件下對(duì)碳化硅陶瓷進(jìn)行加工，分析其表面形貌演變及加工特性，揭示其物理化學(xué)去除機(jī)制，為碳化硅陶瓷的高精度無損加工提供理論支持。
       研究摘要

       研究摘要ABSTRACT使用金剛石平磨盤對(duì)聚晶金剛石（polycrystalline diamond，PCD）復(fù)合片的金剛石層進(jìn)行高速研磨實(shí)驗(yàn)，研究研磨壓力對(duì)PCD研磨去除率、表面粗糙度和表面形貌的影響。結(jié)果表明：當(dāng)研磨壓力為0.10 ~ 0.18 MPa時(shí)，隨著研磨壓力的增大，PCD的研磨去除率增大，表面粗糙度減小。PCD研磨表面缺陷主要包括沿晶破碎、微小凹坑、機(jī)械劃痕、微裂紋等，且隨著研磨壓力增大，研磨表面平滑面積擴(kuò)大，機(jī)械劃痕變小。

       研究結(jié)論

       -01*在單脈沖加工中，高斯光束作用下燒蝕區(qū)域形成沸騰區(qū)和熔化區(qū)，蒸發(fā)閾值和熔化閾值分別為 3.779 J/cm2 和 0.860 J/cm2。
       -02*燒蝕區(qū)域溫度從激光束中心向邊緣遞減，高溫區(qū)以材料直接蒸發(fā)為主，低溫區(qū)則以熱分解和氧化為主，多脈沖加工時(shí)呈現(xiàn)中心到邊緣的微觀結(jié)構(gòu)非均勻分布。
       -03*飛秒激光加工碳化硅陶瓷的去除過程為材料吸收能量后溫升加速原子運(yùn)動(dòng)，隨著能量增加，材料等離子體爆炸并噴射，O元素進(jìn)入材料內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)材料去除。
       -04*隨著激光能量密度增加和脈沖數(shù)增多，微孔直徑和燒蝕深度增大，能量密度達(dá)到 9.46 J/cm2、脈沖數(shù)為 50 后，微孔直徑趨于穩(wěn)定。
       部分圖表