氧化鋁陶瓷微細(xì)結(jié)構(gòu)預(yù)燒結(jié)制造工藝研究.pdf

1、氧化鋁陶瓷材料具有高的硬度、耐腐蝕、耐高溫、耐磨損等優(yōu)點(diǎn)，在微機(jī)電系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用前景。預(yù)燒結(jié)是指在低于完全燒結(jié)的溫度下進(jìn)行的燒結(jié)。本文在預(yù)燒結(jié)陶瓷坯體上加工三維微結(jié)構(gòu)，然后完全燒結(jié)得到所需的陶瓷微結(jié)構(gòu)。預(yù)燒結(jié)加工可避免常規(guī)陶瓷加工中材料脆硬的缺點(diǎn)。本文在預(yù)燒結(jié)氧化鋁陶瓷坯體上開展了微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工研究。主要研究了預(yù)燒結(jié)坯體制造工藝、加工間隙、燒結(jié)收縮率、刀具磨損補(bǔ)償，加工了尺寸誤差小的三層階梯方腔。
　　在單向施壓的壓力機(jī)上采用

2、不同壓力制備陶瓷生坯，分析了坯體壓制壓力對(duì)密度的影響，明確了壓力與生坯密度之間的近似線性關(guān)系。得到隨著壓力增加，坯體密度增加量略有減小的結(jié)論。在800℃、10h條件下燒結(jié)得到預(yù)燒結(jié)坯體，測(cè)量了預(yù)燒結(jié)后坯體的密度。發(fā)現(xiàn)預(yù)燒結(jié)對(duì)坯體密度基本上沒(méi)有影響，即坯體預(yù)燒結(jié)后不發(fā)生收縮。
　　根據(jù)加工特點(diǎn)設(shè)計(jì)了刀具截面形狀，設(shè)計(jì)的2刃立銑刀在加工腔體時(shí)未發(fā)現(xiàn)明顯的徑向磨損，端面磨損后形態(tài)好，高度差通常小于5μ m。使得加工的型腔底面溝壑高度差理

3、論上小于2.6μ m。
　　在預(yù)燒結(jié)坯體上進(jìn)行窄槽加工，采用先清理刀具表面加工屑，然后無(wú)切深進(jìn)給清理殘留加工屑，清屑效果明顯。該方法提高了加工輪廓辨識(shí)度，為準(zhǔn)確測(cè)量加工特征的尺寸創(chuàng)造了良好的條件。在預(yù)燒結(jié)坯體上進(jìn)行了鉆孔、銑削型腔實(shí)驗(yàn)，測(cè)定了孔和型腔的加工間隙。發(fā)現(xiàn)孔的加工間隙大于窄槽的加工間隙大于腔體加工間隙，表明排屑越難加工間隙越大。測(cè)定了孔、孔間距和型腔的燒結(jié)收縮率，孔的收縮率大于孔間距的收縮率，而孔間距的收縮率與型腔收縮率

4、一致。
　　研究了加工力對(duì)刀具磨損量的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)毒叨嗣婺p為弧面后，繼續(xù)加工時(shí)刀具端面形狀保持不變，刀具進(jìn)入線性磨損狀態(tài)，加工去除同樣體積的材料時(shí)刀具磨損量與加工力線性相關(guān)。由于單個(gè)腔體的加工力總體穩(wěn)定，因而刀具磨損速率認(rèn)為是恒定的，為刀具磨損補(bǔ)償提供了依據(jù)。
　　制造了三層階梯方腔，設(shè)計(jì)階梯方腔燒結(jié)后的邊長(zhǎng)尺寸分別為800μ m、1000μ m、1200μm，實(shí)際制造誤差達(dá)到±2μ m;設(shè)計(jì)燒結(jié)后的深度尺寸均為100μ