微晶玻璃冰冻固结磨料抛光工艺研究

摘要

微晶玻璃凭借其优越的综合性能将成为下一代硬盘基板材料的最佳选择。微晶玻璃属于硬脆材料,在加工过程中极易发生脆性破坏,对获得高质量的超光滑表面带来很大困难。本文针对微晶玻璃超精密加工中的困难,探索冰冻固结磨料抛光垫对其进行抛光的新工艺,对微晶玻璃脆塑转变机理、冰冻固结磨料抛光垫的制备及其抛光工艺开展了深入研究。
　　 本文主要工作和取得的成果如下:
　　 1.研究了不同温度下微晶玻璃的脆塑转变机理
　　 采用维氏硬度计研究了微晶玻璃在不用温度下的硬度和裂纹产生、扩展及其特征,分析了温度对微晶玻璃脆塑转变机理的影响规律。研究表明:温度越高,载荷越大,裂纹的形成和扩展越快。在不同实验温度下,随着载荷的增加微晶玻璃都经历了从塑性变形到脆性断裂的转变过程。
　　 2.研究了水相体系中微米、纳米级CeO2粉体的分散工艺
　　 通过合理选择超声时间、溶液pH值、分散剂种类和浓度等指标,探讨了配制均匀稳定的微米、纳米级CeO2抛光液的最佳工艺,为开发性能优良的微、纳米CeO2抛光液提供了参考。
　　 3.研究了冰冻固结磨料抛光垫的制备方法和工艺
　　 对原有的抛光设备进行了低温与洁净环境的改造。设计制作了冰冻模具,采用分层浇注和分层冻结法制备了微、纳米级冰冻固结磨料抛光垫。
　　 4.开展了冰冻固结磨料抛光垫低温抛光微晶玻璃的工艺研究
　　 开展两步抛光法对微晶玻璃进行了冰冻抛光实验。分别研究了微米和纳米级CeO2固结磨料抛光垫冰冻抛光过程的主要工艺参数对材料去除率及三维表面粗糙度的影响规律。获得了冰冻固结磨料抛光垫的最佳抛光参数组合,为该工艺的实用化开展了积极探索。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 固结磨料抛光技术的研究现状

1.2.1 固结磨料抛光技术

1.2.2 冰冻固结磨料抛光技术研究现状

1.3 微晶玻璃的超精密抛光研究现状

1.4 课题来源与研究目的及意义

1.5 本文研究的主要内容

第二章 微晶玻璃脆塑转变机理的研究

2.1 引言

2.2 微晶玻璃综述

2.2.1 微晶玻璃的发展历史和现状

2.2.2 硬盘基板用微晶玻璃的组成、结构与性质

2.3 不同温度下微晶玻璃的脆塑转变机理

2.3.1 实验装置与方法

2.3.2 结果分析与讨论

2.4 本章小结

第三章 微纳米CeO2颗粒的分散工艺研究

3.1 引言

3.2 微纳米粒子的分散技术

3.2.1 颗粒在液相中的分散及稳定

3.2.2 颗粒的分散方法

3.2.3 颗粒液相分散性能的评价方法

3.3 微米级CeO2在水相介质中的分散性能研究

3.3.1 实验方法

3.3.2 结果分析与讨论

3.4 纳米级CeO2在水相介质中的分散性能研究

3.4.1 实验方法

3.4.2 结果分析与讨论

3.5 本章小结

第四章 低温抛光设备及抛光工具的制备

4.1 引言

4.2 低温抛光设备及其改造

4.2.1 低温抛光设备介绍

4.2.2 抛光设备的改造

4.3 冰冻固结磨料抛光垫及工件承载器的制备

4.3.1 冰冻模具的设计

4.3.2 冰冻固结磨料抛光垫的制备工艺

4.3.3 工件承载器的制备

4.4 本章小结

第五章 冰冻固结磨料抛光微晶玻璃的工艺研究

5.1 引言

5.2 冰冻固结磨料抛光微晶玻璃的工艺准备

5.2.1 微晶玻璃的粘结工艺

5.2.2 微晶玻璃的预加工

5.2.3 冰冻抛光垫表面的预处理

5.2.4 微晶玻璃抛光后的表面处理

5.2.5 微晶玻璃表面形貌的表征

5.2.6 材料去除率的测定

5.3 微米级冰冻固结磨料抛光工艺研究

5.3.1 工艺参数对材料去除率的影响

5.3.2 工艺参数对表面粗糙度的影响

5.4 纳米级冰冻固结磨料抛光工艺研究

5.4.1 Taguchi法

5.4.2 抛光参数对材料去除率的影响

5.4.3 抛光参数对表面粗糙度的影响

5.4.4 离差分析

5.4.5 综合平衡法

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在校期间的研究成果及发表的学术论文

1.学术论文

2.申请的发明专利

3.主要参与的科研项目