碳化硅刻劃過(guò)程仿真分析及摩擦化學(xué)性能研究.pdf

1、碳化硅(SIC)陶瓷具有高強(qiáng)度、高耐磨蝕性、高脆性和低斷裂韌性的特點(diǎn)。要想獲得高表面質(zhì)量、低表面及亞表面損傷的表面,加工過(guò)程需要在延性域下進(jìn)行;摩擦化學(xué)研拋(Tribochemical Polishing,TCP)是一種針對(duì)陶瓷等難加工材料實(shí)現(xiàn)表面光滑無(wú)損傷加工的新方法,通過(guò)研磨液的化學(xué)溶解作用及研具與工件表面接觸處的摩擦化學(xué)效應(yīng)使微峰接觸處優(yōu)先溶解,從而最終得到無(wú)缺陷且低殘余應(yīng)力的極光滑表面。因此這兩方面的研究對(duì)SIC表面的高效超精密

2、加工具有重要的意義。
　　首先,本文通過(guò)納米壓痕實(shí)驗(yàn)得到了碳化硅材料的載荷-壓深曲線,彈性模量和硬度等力學(xué)性能參數(shù),還通過(guò)顯微硬度實(shí)驗(yàn)得到了材料的斷裂韌性,為準(zhǔn)確描述碳化硅刻劃加工仿真的彈塑性材料模型奠定了基礎(chǔ)。然后,建立了單顆磨粒刻劃過(guò)程的有限元模型,研究切屑的形成機(jī)理,以及切削力和法向力隨著切削深度和切削速度改變的變化規(guī)律,仿真分析方面的研究對(duì)確定SIC延性域加工的工藝參數(shù)具有重要的指導(dǎo)意義。
　　其次,進(jìn)行碳化硅陶瓷材

3、料的摩擦化學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究。(1)在本人自行設(shè)計(jì)的往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上,以提高表面質(zhì)量和材料去除率為目標(biāo),優(yōu)化了TCP工藝參數(shù),最終在壓力為2N,速度為0.02m/s的條件下同時(shí)得到了較高的材料去除率及較好的表面質(zhì)量。(2)分別針對(duì)四種水基研磨液,選用優(yōu)化的工藝參數(shù)進(jìn)行碳化硅TCP模擬實(shí)驗(yàn),比較研究了研磨液的成分對(duì)材料去除率及表面質(zhì)量的影響規(guī)律,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％NaOH溶液下可得到較高的材料去除率和較好的表面質(zhì)量,能夠?qū)崿F(xiàn)