硬脆材料

摘要： 高性能难加工材料在高端制造业中的应用越来越广泛,关键零部件的精度要求极高,而材料的可磨削性差,对磨削加工工艺提出了严峻挑战。为了提高难加工材料磨削表面完整性,降低砂轮磨损,国内外学者开展了大量研究。全面回顾了难加工金属材料、硬脆材料以及复合材料可磨削性的国内外研究进展,包括工件表面完整性、砂轮堵塞与磨损、磨削颤振以及改善可磨削性的先进技术4个方面。对不同类型难加工材料可磨削性的特点及共性问题展开了讨论,总结了各类难加工材料加工损伤的成因,指出改善难加工材料可磨削性的主要思路是降低磨削力和磨削温度。分析了磨削力和磨削热的来源以及对表面完整性和砂轮磨损的影响,提出了基于“节源”和“开流”思想降低磨削力和磨削温度的工艺策略,并对难加工材料高质高效加工方法进行了展望,指出高性能砂轮及其修整技术、高效冷却润滑技术、多能场复合磨削技术以及超高速磨削技术的不断发展,都有利于解决难加工材料的高质高效加工难题。

摘要： 硬脆材料具有膨胀系数低、强度高以及化学性质稳定等优点,被广泛应用于航空航天、光学器件和集成电路等重要领域。但其因高硬度、低韧性,在加工过程中极易发生脆性断裂,影响加工效率和表面质量。因此,实现硬脆材料的高效去除以获得低损伤的加工表面是当前硬脆材料加工面临的主要难题。研磨抛光加工是实现硬脆材料表面平坦化的常用加工方式,可以在保证较高材料去除率的同时获得纳米级的表面粗糙度。研磨加工时,工件材料在磨粒的切削、耕犁、挤压及划擦作用下被去除,该方式作用下的材料去除率较高,但容易造成严重的亚表面损伤。因此在后续的抛光加工中,通常利用化学抛光液与工件材料之间的化学反应来进一步消除损伤,提升表面加工质量。然而,研磨抛光工艺的加工系统复杂,影响因素众多,为了合理地调控加工工艺参数,需要对材料去除机理进行深入的研究。目前硬脆材料研磨抛光加工的材料去除机理大体可分为机械作用和化学-机械协同作用两个方面。其中机械作用下的材料去除形式表现为塑性域去除和脆性去除,化学-机械协同作用下的化学反应类型又可分为由摩擦作用引起的固相化学反应以及由化学抛光液导致的化学成键与断裂。本文介绍了硬脆材料平面研抛的常用加工方法,从机械作用和化学-机械协同作用两个角度综述了硬脆材料平面研抛的材料去除机理,指出了现阶段研究中存在的问题并对未来的研究方向进行了展望。

摘要： 高测股份(688556)是国内领先的高硬脆材料切割设备和切割耗材供应商,产品主要应用于光伏行业硅片制造环节。公司是市场上唯一一家既能提供切割工具又能提供切割装备的供应商,产品全面覆盖光伏、半导体、蓝宝石、磁材等切割设备及工具。2016-2020年公司营收和归母净利润复合增长率分别达到50.09%和77.08%。2021年公司实现营收和归母净利润分别为15.67亿元和1.73亿元,分别同比高增109.97%和193.38%。

摘要： 化学机械磨削技术的出现,使硬脆材料的加工精度得到了质的提升,尤其在单晶硅、石英玻璃等半导体与光学领域展现出了极大的发展潜力,被现代化企业所接受和重视。本文详细梳理了现阶段化学机械磨削技术的发展现状,在总结现有研究成果的基础上,展开对磨削机理、工艺的探讨,以期找到现阶段出现研究瓶颈的原因。通过详细的分析与例证发现:从化学反应与物理作用相结合的角度解释磨削机理更有利于研究磨具结构和复合工艺开发等内容。本文最后,对将来的研究方向进行了展望,基于智能化技术对化学机械磨削过程进行实时监测,已获得详细的图片与数据是进一步开展研究的必然之路。

摘要： 硬脆材料在磨削加工中极易产生崩碎损伤,难以测控的崩碎损伤和高昂的加工成本制约了硬脆材料在众多领域的应用。本文综述了硬脆材料磨削加工崩碎损伤控制措施的发展与应用现状,总结了磨削参数控制法、辅助加热控制法、辅助支撑控制法与表层实时增韧法四种损伤控制措施,并分析了各措施的优缺点,展望了硬脆材料崩碎损伤控制措施的发展趋势。

摘要： 针对硬脆材料加工孔过程中出现的各种问题,选择一种有效的加工方法显得尤为重要。而旋转超声钻削加工已经成为一种有效的特种加工方法,其应用前景可观。综述了旋转超声加工技术的加工机理及发展历程,概述了国内外学者在硬脆材料工艺特性及装备研发等方面的研究成果,重点阐述了近年来国内外研究者在旋转超声钻削加工孔工艺特性方面的主要研究成果,对旋转超声加工技术的发展趋势进行了展望。

摘要： 针对硬脆材料加工孔过程中出现的各种问题,选择一种有效的加工方法显得尤为重要.而旋转超声钻削加工已经成为一种有效的特种加工方法,其应用前景可观.综述了旋转超声加工技术的加工机理及发展历程,概述了国内外学者在硬脆材料工艺特性及装备研发等方面的研究成果,重点阐述了近年来国内外研究者在旋转超声钻削加工孔工艺特性方面的主要研究成果,对旋转超声加工技术的发展趋势进行了展望.

摘要： 随着工业水平和制造业对产品精度要求的提高以及新材料的应用,金刚石砂带得到了广泛应用.文章从砂带磨削的特点,以及曲面的磨削、钢化玻璃磨边、磨削氧化铝陶瓷以及玛瑙、玉石、石英等难加工材料的磨削为例对金刚石磨料砂带的制造特点和磨削性能进行了简述,并对今后的发展进行了展望.

摘要： 随着航空航天、医疗制药、军事等领域的不断发展,硬脆材料的应用越来越广泛,针对硬脆及特殊材料加工方法研究成为加工制造研究的热点之一,其中旋转超声加工对硬脆材料和复合材料加工成为一种有效的加工方法.针对硬脆及复合材料的旋转超声工艺特性以及加工形式的研究现状进行分析,总结近年来国内外在旋转超声加工的设备、应用等方面的主要研究成果,对旋转超声加工技术的发展趋势及研究方向进行了展望.

摘要： 金刚石砂轮磨削加工仍然是最有应用前景的硬脆材料高效加工途径,而弄清磨削加工机理对实现硬脆材料元器件的高效超精密加工具有重要意义.介绍硬脆材料微纳切削的静态压痕断裂力学模型与动态切削加工近似模型这两种经典模型,诠释了塑脆转变机制.深入分类探讨了硬脆材料的脆性去除、塑性域去除与粉末化去除这3项加工机理,材料去除是裂纹演化、挤压微破碎、相变与位错等因素导致而成.塑性域加工是改善硬脆材料加工损伤的重要措施,而力热耦合作用场、材料晶面晶向等因素都是影响塑性域去除机制的关键.

摘要： 硬脆材料的镜面加工是发展国防尖端技术的重要手段,超声磨削和ELID磨削提出后受到广泛关注,但将两种技术相结合的研究甚少.本研究旨在将超声振动磨削的精密高效与ELID磨削的超精密技术相复合,将两者优势互补.为硬脆材料高效镜面加工提供理论与工艺技术支撑,研究结果对发展国防等高新尖端技术具有重要的理论意义和应用价值.

摘要： 实现高质量硬脆材料微结构元件的高效加工对中国极具战略意义.本项目针对硬脆材料的微磨削机理以及延性域加工方法进行了理论及实验研究,获得不同硬脆材料的高质量微磨削工艺及方法.针对硬脆材料微磨削过程建立了理论模型并进行了试验验证;基于聚焦合成开发了一种新型高效的微磨棒磨粒三维出刃形貌表征方法并针对实验用微磨棒进行形貌表征;完成了典型硬脆材料的微磨削实验并以实验结果为基础分析其表面质量影响因素及影响规律;通过理论分析与实验研究完成了硬脆材料微磨削延性域加工方法的探讨，成功获得了不同硬脆材料的微磨削临界加工条件;提出并建立考虑晶格效应的以单晶硅为代表的硬脆晶体材料微细结构超精密磨削时的磨削力分析模，通过试验获得单晶硅当hm低于晶格常数时的微磨削力变化情况。

摘要： 硬脆材料主要以硅晶体、玻璃、宝石、先进陶瓷、稀土磁性材料等非金属非导电材料及半导体材料为主,具有高脆性、高硬度、高耐磨性、高电阻率、高抗蚀、高抗氧化性等独特的性能特点,广泛应用在航空航天、电子、光学、仪器仪表等诸多高新技术领域中.但是由于硬脆材料的高脆性、低断裂韧性等特点,其具有很大的加工难度,若加工过程中稍有不当,工件表面、亚表面就会出现不同程度的破坏.以硅晶片为例,随着现代信息技术的提高,集成电路得到了迅速的发展,集成电路中所用的半导体器件中90％以上是硅器件,而为了提高集成电路的集成度,对硅晶片的表面质量要求非常高,如果在硅片表面层存在微小的加工损伤或者表面层物理化学性质的变化都会导致器件不能正常使用,影响了整个集成电路的实际功能.声表面波检测技术在众多的检测技术中一直占据着测量领域的热门地位,将声表面波技术应用在硬脆材料的损伤检测中对于提高零件的表面层质量,满足使役性能具有关键性的作用.

摘要： 硬脆材料由于其高硬度、高强度等良好力学性能和物理特性,在国防、机械等领域都有广泛的应用前景.硬脆材料磨削过程主要由塑性变形去除和脆性断裂去除组成,其加工机理分析相对塑性材料磨削过程较为复杂.磨削力作为磨削加工机理研究基本特征参数,与加工表面质量、砂轮耐磨性和材料脆性或者塑性去除的预测等均有紧密联系.本文对硬脆材料磨削力建模进行总结,并针对硬脆材料磨削力研究存在的问题,提出了硬脆材料磨削力研究的方向.指出硬脆材料的磨削机理已经成为众多专家学者的研究重点，如何选取最优加工参数、确定砂轮性能参数、提高加工表面质量，对今后硬脆材料零件在国防、机械等领域的推广应用具有重大意义。建立通用的磨削力模型，分析各磨削因素对磨削力的影响规律，将会对硬脆材料磨削机理的研究奠定良好的基础。

摘要： 本报告将以IC制造装备的晶圆台方镜为切入点，围绕硬脆材料一复杂结构一光机功能一制造过程的映射关系，对整个超精密制造过程的一些关键科学问题提出看法和分析，如硬脆材料加工界面作用机理分析;硬脆材料确定性制造与缺陷修复的思考;多尺度复杂功能结构光学制造工艺统筹优化与精准控制等。介绍复旦大学上海超精密光学制造技术研究工程中心以及硬脆材料功能结构光学零部件样品的展示。

摘要： 硬脆材料的精密与超精密加工是当前研究的热点,细粒度钎焊金刚石工具应用于硬脆难加工材料的精密与超精密加工势必将大幅减少加工成本,提高加工效率.本文根据超精密加工装备与工艺特点分析精密与超精密加工对钎焊金刚石工具的制造要求,研究钎焊金刚石工具在精密与超精密加工应用中存在的问题,并就这些问题的解决提出了若干建议.

摘要： 此前,针对玻璃和陶瓷等硬脆材料无法实现体加热热裂法切割加工等问题,本实验室提出了微波热裂法切割技术,实现了对透明(玻璃等)和非透明(SiC陶瓷等)硬脆材料体加热的热裂法切割,取得较高的切割效率和较好的切割质量.本文旨在基于上述结果,系统的揭示微波热裂法切割玻璃过程中的物理机制.该物理机制的实质是微波聚焦热源作用下的玻璃内部温度场分布和应力场分布等关键物理特征影响裂纹扩展过程的规律.因此,本文首先设计了一种长椭圆形微波聚焦物理模型和仿真分析理论及计算模型.利用有限差分计算软件CST计算了该仿真模型中的电磁场分布状态和玻璃内部热功率密度分布状态得出微波热源热功率密度空间分布方程.

摘要： 近年来,硬脆材料在航空宇航、IT以及光伏行业应用越来越广泛,但各类材料大部分都具有高硬度和脆性,采用传统的方法很难加工,目前最流行的方法是采用固结金刚石颗粒的线锯进行切割,然后进行研磨和抛光.以半导体装置中耐高压和高温器件的大直径超薄SiC单晶片为对象,研究其切割过程中的难点问题,研究其切割过程中的问题如晶片翘曲、碎裂以及线锯磨损等为作为首道加工工序是整个制造过程的瓶颈的其他硬脆材料的制造过程提供理论依据和基础.

摘要： 超声辅助磨削是一种适于加工陶瓷等硬脆材料的先进复合加工技术.超声辅助磨削过程中,超声振动参数与磨削用量的匹配性决定了超声振动作用对磨削过程的影响程度,目前尚缺乏深入的研究.针对这一问题,采用单颗磨粒工具对SiC陶瓷工件抛光表面进行超声辅助磨削及普通磨削试验,通过单颗磨粒磨削力、力比、磨削划痕形貌的对比,分析超声振动作用对磨削过程的影响随磨削用量变化的规律.结果表明,相同条件下单颗磨粒超声辅助磨削的磨削力与力比均小于普通磨削时;磨削用量较小时,单颗磨粒超声辅助磨削划痕形貌呈明显的锤击作用及断续磨削特征.随磨削用量的增大,超声辅助磨削过程中的锤击作用显著弱化,断续磨削特征趋于消失,两种方法之间的磨削力差异减小,即超声振动参数与磨削用量的匹配性变差.

摘要： 本文运用动力学有限元软件LS-DYNA建立了旋转振动冲击工件的模型,以最大主应力为断裂准则,应用生死单元方法仿真工件加工的材料去除过程以及表面应力分布.针对旋转超声加工过程中出现的入口崩边现象设计实验,研究主轴纵向进给速度和转速对崩边大小的影响,获得了减少崩边现象的加工工艺参数.实验结果表明,工件在主轴转速为1000r/min时崩边的半径最小.主轴在固定转速的条件下,随着轴向进给速度的增加,孔的崩边范围逐渐增大,最大崩边的面积也相应增大.

摘要： 本发明公开了一种用于脆硬材料磨削的超硬树脂砂轮，由以下重量份的原料制成：酚醛树脂液10‑23份、气孔成形剂5‑15份、偶联剂1‑3份、增强剂1‑5份、金刚石40‑70份、固化剂10‑17份。本发明新型的气孔成形法，使得砂轮获得均匀分布的气孔及高气孔率；其中新型的发泡剂发泡，不受限于固体物量的上限，不会对磨削对象造成污染或者降低磨削质量，且气孔率可以增加提高砂轮容屑功能，本发明砂轮的自锐能力、耐用度以及容屑空间均得到改善，磨削表面粗糙度可达纳米级，加工质量高。

摘要： 一种用于切削硬脆材料的加工组成物，包含至少一种杂环化合物、至少一种多元醇及水，该杂环化合物是由下式(I)所示，式(I)中各个代号的定义如说明书及权利要求所界定。本发明用于切削硬脆材料的加工组成物由于包含该杂环化合物，具备能有效提升该加工组成物的保湿性的能力。

摘要： 本发明涉及硬脆材料超精密加工技术领域，为实现最大切深的延性域磨削，从而实现硬脆材料高表面质量、高效、高精度的生产加工，为此，本发明采用的技术方案是，硬脆材料磨削脆‑延转化临界切削深度确定方法和装置，包括如下步骤：（1）根据超精密磨削所使用的砂轮确定自制多磨粒刀具的磨粒数目、形状、间距；（2）按照步骤(1)选定的磨粒形状、间距、前角参数在所述的磨粒基体上加工出≥3个磨粒；（3）控制多磨粒刀具和工件产生相对运动，在工件表面开始划削，同时控制多磨粒刀具连续进给，使划痕的深度连续变化；将完成划痕的工件利用表面轮廓仪、共聚焦显微镜进行观察和测量。本发明主要应用于超精密加工。

摘要： 一种用于切削硬脆材料的加工组成物，包含至少一种杂环化合物、至少一种多元醇及水，该杂环化合物是由下式(I)所示，式(I)中各个代号的定义如说明书及权利要求所界定。本发明用于切削硬脆材料的加工组成物由于包含该杂环化合物，具备能有效提升该加工组成物的保湿性的能力。

摘要： 一种用于切削硬脆材料的加工组成物，包含至少一种杂环化合物、至少一种多元醇及水，该杂环化合物是由下式(I)所示，式(I)中各个代号的定义如说明书及权利要求所界定。本发明用于切削硬脆材料的加工组成物由于包含该杂环化合物，具备能有效提升该加工组成物的保湿性的能力。

摘要： 本发明涉及硬脆材料超精密加工技术领域，为实现最大切深的延性域磨削，从而实现硬脆材料高表面质量、高效、高精度的生产加工，为此，本发明采用的技术方案是，硬脆材料磨削脆-延转化临界切削深度确定方法和装置，包括如下步骤：（1）根据超精密磨削所使用的砂轮确定自制多磨粒刀具的磨粒数目、形状、间距；（2）按照步骤(1)选定的磨粒形状、间距、前角参数在所述的磨粒基体上加工出≥3个磨粒；（3）控制多磨粒刀具和工件产生相对运动，在工件表面开始划削，同时控制多磨粒刀具连续进给，使划痕的深度连续变化；将完成划痕的工件利用表面轮廓仪、共聚焦显微镜进行观察和测量。本发明主要应用于超精密加工。

摘要： 本发明提供一种多刃超硬刀具铣削加工硬脆材料的加工方法；包括以下步骤：S1、将待加工材料装夹于机床上;S2、将多刃超硬刀具安装在刀柄上；S3、设置辅助加工；S4、开始铣削加工，设置铣削参数进行加工。本发明针对待加工材料的性能特点，采用无辅助干切削、常规润滑、微量润滑、低温微量润滑、超声辅助、激光辅助、水辅助、油辅助等多种辅助加工方法，基于多刃超硬刀具结合铣削加工与磨削加工的特点，实现硬脆材料高速高效高精无损加工。

摘要： 本发明公开了一种硬脆材料加工用免修整超硬砂轮，包括基体，磨削层由多层磨料层组成，磨削层上设有周向排屑槽和径向排屑槽，各磨料层均以质量份数计，包含以下组分：超硬磨料20‑55份，树脂粉10‑35份，金属粉3‑15份，填料2‑10份，造孔剂2‑6份，硫酸钙晶须1‑3份，润湿剂1‑2份；制备时，将各磨料层组分原料均匀混料，热压成型、固化、随炉冷却至室温得到各磨料层毛坯，将所述磨料层毛坯粘结到基体上，按要求对砂轮进行加工，并在磨料层上切出相应的排屑槽，得到砂轮成品。本发明的砂轮具有优异的容屑排屑能力、散热能力以及极佳的自锐性，能够保证工件加工质量且不需要修整，大幅提高加工效率，且生产成本低，制备工艺简单。

摘要： 本实用新型涉及硬脆材料超精密加工技术领域，为实现最大切深的延性域磨削，从而实现硬脆材料高表面质量、高效、高精度的生产加工，为此，本实用新型采用的技术方案是，硬脆材料磨削脆-延转化临界切削深度确定装置，包括如下步骤：（1）根据超精密磨削所使用的砂轮确定自制多磨粒刀具的磨粒数目、形状、间距；（2）按照步骤(1)选定的磨粒形状、间距、前角参数在所述的磨粒基体上加工出≥3个磨粒；（3）控制多磨粒刀具和工件产生相对运动，在工件表面开始划削，同时控制多磨粒刀具连续进给，使划痕的深度连续变化；将完成划痕的工件利用表面轮廓仪、共聚焦显微镜进行观察和测量。本实用新型主要应用于超精密加工。

摘要： 超声作用下硬脆材料的塑脆转变临界条件确定装置，包括刀具、测力单元及超声波振动部分，晶片设置在测力单元上，测力单元与X轴控制器连接，刀具与超声波振动部分、Z轴控制器连接;测力单元、X轴控制器连接和Z轴控制器均与电脑连接。本实用新型既能满足硬脆材料表面划痕实验的要求，又可获得超声作用下硬脆材料塑性域到脆性域转化的临界条件，为超声加工脆性材料提供了良好的理论基础和试验平台。