碳化硅刻劃過程仿真分析及摩擦化學性能研究.pdf

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

2、加工具有重要的意義。
　　首先,本文通過納米壓痕實驗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性能參數,還通過顯微硬度實驗得到了材料的斷裂韌性,為準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。然后,建立了單顆磨?？虅澾^程的有限元模型,研究切屑的形成機理,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確定SIC延性域加工的工藝參數具有重要的指導意義。
　　其次,進行碳化硅陶瓷材

3、料的摩擦化學性能實驗研究。(1)在本人自行設計的往復式摩擦磨損試驗機上,以提高表面質量和材料去除率為目標,優(yōu)化了TCP工藝參數,最終在壓力為2N,速度為0.02m/s的條件下同時得到了較高的材料去除率及較好的表面質量。(2)分別針對四種水基研磨液,選用優(yōu)化的工藝參數進行碳化硅TCP模擬實驗,比較研究了研磨液的成分對材料去除率及表面質量的影響規(guī)律,實驗結果表明在質量分數為20％NaOH溶液下可得到較高的材料去除率和較好的表面質量,能夠實現