RB-SiC亚表面损伤检测及其旋转超声磨削亚表面损伤特征

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亚表面损伤表征方法及其在磨削损伤检测中的应用的开题报告

一种陶瓷材料表面/亚表面损伤表征方法及其在磨削损伤检测中的应用的开题报告一、研究背景陶瓷材料作为一种特殊的高硬度、高强度无机非金属复合材料，在制造、冶金、航天、军工等领域已经得到了广泛应用。

然而，陶瓷材料的高硬度、脆性和无法修复的特性也造成了其易受磨损、割裂等表面损伤。

磨削是陶瓷材料表面处理的重要技术之一，但随之而来的磨削损伤问题也难以避免，因此检测和定量表征陶瓷材料表面和亚表面的损伤状态，对于保证其使用寿命、提高效率和降低生产成本具有重要意义。

目前，常见的表面/亚表面损伤检测方法主要有金相显微镜、荧光显微镜、扫描电镜、原子力显微镜等。

然而，这些方法都存在一定的局限性，比如不易处理大量样本、不易直接定量表征、需要复杂的准备工作等。

因此，需要开发一种快速、高效、直接定量表征陶瓷材料表面/亚表面损伤的方法，在磨削损伤检测中应用。

二、研究内容本研究旨在开发一种基于斯特列尔（Streler）聚焦脉冲激光散射技术的陶瓷材料表面/亚表面损伤表征方法，并在磨削损伤检测中进行应用。

具体研究内容如下：1、理论研究：建立激光散射理论模型，分析其与表面/亚表面损伤之间的关系，提出可行的表征方法。

（Streler）聚焦脉冲激光器的测试设备，并进行完善的系统控制与数据采集。

3、实验测试：选取不同类型、不同程度的陶瓷材料样本进行散射测试，对比分析样本不同区域的散射光谱，定量表征陶瓷材料表面/亚表面的损伤程度。

4、应用研究：将开发的方法应用于陶瓷材料的磨削损伤检测中，开展系统性实验研究，确定其有效性。

三、研究意义该研究的成果将具有以下重要意义：1、开发了一种快速、高效、直接定量表征陶瓷材料表面/亚表面损伤的新方法，弥补了现有表征方法的不足。

2、提高陶瓷材料表面/亚表面损伤检测的准确性和精度，为保证陶瓷材料的使用寿命和提高效率提供更好的技术手段。

3、该方法具有较强的可扩展性和适应性，可广泛应用于陶瓷材料的表面/亚表面损伤检测及其他领域的相关研究。

KDP晶体超声辅助磨削的亚表面损伤研究

KDP晶体超声辅助磨削的亚表面损伤研究
王强国;高航;裴志坚;鲁春朋;王碧玲;滕晓辑
【期刊名称】《人工晶体学报》
【年(卷),期】2010(39)1
【摘要】通过采用角度抛光和逐层抛光法以及择优化学腐蚀,对基于超声辅助磨削的KDP晶体试件进行亚表面损伤形式观察以及损伤深度检测,以便为后续加工提供指导。

损伤检测实验表明:在超声辅助磨削工艺条件下,亚表面损伤以与磨粒运动方向平行的中位裂纹为主,且裂纹间距具有一定的规律性;亚表面损伤深度为19～
48μm,磨头形状(有无倒角)较之磨头磨粒粒度对亚表面损伤深度具有更大的影响,使用有倒角的磨头可得最小亚表面损伤。

【总页数】5页(P67-71)
【关键词】KDP晶体;磨削;超声辅助加工;亚表面损伤;角度抛光
【作者】王强国;高航;裴志坚;鲁春朋;王碧玲;滕晓辑
【作者单位】大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室;堪萨斯州立大学工业与制造系统工程系
【正文语种】中文
【中图分类】O643
【相关文献】
1.RB-SiC亚表面损伤检测及其旋转r超声磨削亚表面损伤特征 [J], 秦娜;郑亮;刘亚龙;孔春雷
2.KDP晶体加工表面的亚表面损伤检测与分析 [J], 吴东江;曹先锁;王强国;王奔;高航;康仁科
3.KDP晶体磨削表面缺陷及损伤分析 [J], 吴东江;曹先锁;高航;康仁科
4.ZrO2陶瓷切向超声辅助磨削表面及亚表面损伤机制 [J], 闫艳燕;张亚飞;张兆顷
5.光学玻璃超声振动磨削亚表面损伤的试验研究 [J], 周明;黄铖;赵培轶;黄劭楠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

研磨过程中的表面演变和亚表面损伤研究

研磨过程中的表面演变和亚表面损伤研究【摘要】本文对研磨过程中的表面演变和亚表面损伤进行了研究。

在介绍了研究主题的概况。

在详细探讨了研磨过程中表面演变的影响因素、亚表面损伤机理、研究方法、实验模拟以及数值模拟。

结论部分对本文的研究内容进行了总结，强调了研磨过程中表面演变和亚表面损伤之间的关联。

通过本文的研究，可以更深入地了解研磨过程中表面演变和亚表面损伤的机理，为相关领域的研究提供参考和借鉴。

【关键词】研磨过程、表面演变、亚表面损伤、影响因素、机理、研究方法、实验模拟、数值模拟、总结。

1. 引言1.1 研磨过程中的表面演变和亚表面损伤研究简介在研磨过程中，表面演变和亚表面损伤是一个重要的研究领域。

表面演变指的是在研磨过程中表面形貌的变化，包括表面粗糙度、硬度、组织结构等方面的变化。

而亚表面损伤则是指在材料内部形成的微裂纹、塑性变形等微观变化。

研究表面演变和亚表面损伤有助于了解材料在研磨过程中的行为规律，为优化研磨工艺提供科学依据。

表面演变和亚表面损伤的研究涉及多个方面，包括影响因素、机理、研究方法、实验模拟和数值模拟等。

通过深入研究这些内容，可以揭示研磨过程中表面演变和亚表面损伤的规律，从而指导工程实践中材料的选择、加工参数的优化等方面。

本文将对研磨过程中的表面演变和亚表面损伤进行系统的研究和总结，为相关领域的研究和应用提供参考。

2. 正文2.1 研磨过程中的表面演变的影响因素研磨过程中的表面演变受多种因素影响，这些因素包括磨料的性质、磨削参数、工件材料和表面处理条件等。

磨料的硬度、粒径和形状会直接影响研磨过程中的表面演变。

硬度高的磨料会对工件表面施加更大的压力，从而加剧磨损和变形。

粒径较大的磨料能够更快地去除工件表面的材料，但会导致表面粗糙度增加。

磨料形状的不同也会对表面演变产生影响，例如角磨料容易产生槽痕，影响表面质量。

磨削参数如进给速度、转速和切削深度对表面演变也有重要影响。

过大的转速和过快的进给速度会导致表面过热和烧伤，影响表面质量。

碳化硅陶瓷的超声振动辅助磨削

碳化硅陶瓷的超声振动辅助磨削刘立飞;张飞虎;刘民慧【摘要】采用普通磨削方式和超声振动辅助磨削方式对无压烧结SiC材料进行了磨削工艺实验,对不同磨削方式下磨削参数对磨削力比、表面损伤及亚表面损伤的影响进行了对比研究,并分析了超声振动磨削作用机制.实验结果显示,该实验中SiC 材料去除主要以脆性去除为主,砂轮磨削力比随着磨削深度和进给速度的增加缓慢增加,随着主轴转速的增加略有减小;普通磨削时SiC工件亚表面损伤深度随着磨削深度、进给速度增加逐渐增加,而超声振动辅助磨削变化较小.与普通磨削相比,在相同的磨削参数下,超声振动辅助磨削的高频冲击使材料破碎断裂情况得到改善,且磨削力比减小近1/3,表面裂纹、SiC晶粒脱落、剥落等表面损伤较少,表面损伤层较浅,亚表面裂纹数量及深度都有较大程度降低,可以获得较为理想的表面质量.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2015(023)008【总页数】7页(P2229-2235)【关键词】碳化硅陶瓷;超声振动辅助磨削;磨削力比;表面损伤;亚表面裂纹【作者】刘立飞;张飞虎;刘民慧【作者单位】哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TN305.2;TN304.241 引言随着空间科学技术的发展，空间光学元件对精度和成像质量的要求越来越高，因此对材料的性能指标要求越来越严苛，如低密度、高比刚度、高硬度、小的热膨胀系数等。

与传统光学材料相比，SiC具有优良的材料性能（硬度高、热导率大、热膨胀系数小、耐化学腐蚀等），可满足空间光学元件的要求，已成为制造大口径、轻量化光学元件的理想材料［1－3］。

由于SiC材料硬度高、脆性大，因此磨削加工是其主要加工手段，但普通磨削方法加工SiC陶瓷困难较大，不仅加工效率低，磨削加工过程中还会由于脆性断裂导致表面和亚表面损伤严重，为后续研磨抛光造成较大负荷，在大口径SiC反射镜制造过程中严重制约其加工周期。

碳化硅研抛加工过程中亚表面损伤的研究

ｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｓｕｂｓｕｒｆａｃｅｄａｍａｇｅｄｅｐｔｈ（ＳＳＤ）ｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｉｎｇｌｅｐａｒｔｉｃｌｅｐｏｌｉｓｈｉｎｇｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｌｉｓｈｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇｓｐｅｅｄ，ｐｏｌｉｓｈｉｎｇｄｅｐｔｈａｎｄａｂｒａｓｉｖｅｇｒａｉｎａｎｇｌｅ）ｏｎＳＳＤｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｍａｔｅ—
２Ｏ１８年第５期
ＴｅｃｈｎｏａｎｄＴｅｓｌ工艺与检测
碳化硅研抛加工过程中亚表面损伤的研究半
谷岩朱文慧林洁琼孙建波卢发祥
（长春工业大学机电工程学院，吉林长春１３００１２）
摘要：碳化硅抛光加工中极易出现表面／亚表面损伤，使其应用受限。基于研抛加工中脆性材料去除机理，建立亚表面损伤深度（ＳＳＤ）的理论模型。利用有限元仿真模拟了单颗粒抛光加工的过程，分析了不同研抛参数（抛光速度、抛光深度和磨粒顶角）对ＳＳＤ的影响。结果表明，当加工深度大于脆性材料临界切削深度时，材料去除主要是脆性模式；ＳＳＤ随着磨粒顶角以及抛光深度的增大而增大，随着抛光速度的增加而减小，但是抛光速度过高会不利于亚表面损伤的控制。由于抛光过程中运动学特性，抛光速度对ＳＳＤ的影响大于抛光深度和磨粒顶角。

磨削动态特性对光学材料亚表面损伤机理研究

摘要：电场区是电袋复合除尘器的重要组成部分，对除尘效率起很重要作用，它对后极滤袋区的各项性能与滤袋使用年限有关键性作用，而电场区高效运行与否是与电场区振打清灰装置是否运行良好有极其重要关系。本文通过对电袋复合除尘器两种振打清灰方式的利弊进行对比，为选型设计提供了一定依据。
关键词：电袋复合除尘器；顶部振打；侧部振打中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）12（下）-0117-03
Research and Exploration 研究与探索·工艺与技术
磨削动态特性对光学材料亚表面损伤机理研究
白金峰 1，赵惠英 1，朱生根 2，赵凌宇 1，班新星 1，赵家宁 3 （1. 西安交通大学机械工程学院，陕西西安 710049；
2. 哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨 150001；3. 北京微纳精密机械有限公司，北京 101300）
关键词：磨削；光学元件；亚表面损伤；去除机理中图分类号：TN305.2 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）12（下）-0116-02
在能源技术需求的牵引下，激光核聚变得到了迅猛的发
展，全世界各国陆续开展了研究工作，美、日、法、中、英、
俄等国先后建造了 20 多台大型激光装置，以美国的“国家
由式 (4) 可以确定硬脆材料在极小的切削深度条件下也
可以实现塑性断裂。根据 Griffith 的断裂理论，切削深度
基金项目：国家科技重大专项“大口径平面快速抛光机床研制”(2017ZX04022001-202)；国防科工局基础产品创新计划车用动力科研专项 (DEDPZF)。
dc 可以表示为：
dc
（1）侧部振打。电极受振打力的位置在侧部、下部，

碳化硅磨削亚表面损伤检测方法

碳化硅磨削亚表面损伤检测方法王健;郑非非;董志刚;康仁科;刘津廷;郭东明【摘要】Reaction bonded silicon carbide (RBSiC) is widely used in space optics area for its brilliant physical and mechanical characters.In this paper,the grinding experiments of RBSiC were performed using a diamond grinding wheel.A cross-section microscopy method and an angle polishing method were used to detect subsurface damage separately.The results showed that the angle polishing method could measure the depth of damage more accurately,and that the cross-section microscopy method could reveal the topography of damage more clearly.Subsurface damage was mainly generated on SiC particles,and could be classified as two categories,namely pits closed to surface and large cracks. Grain grit has great influence on the depth of subsurface damage.%反应烧结碳化硅(reaction bonded SiC,RBSiC)有着良好的物理和机械性能,在空间光学领域应用广泛。

光学材料磨削加工亚表面损伤层深度测量及预测方法研究

１．１试件制备在ＭＧＫ７１２０×６型平面磨床上加工Ｋ９玻璃，试
件尺寸分别为 Φ１００×１０ｍｍ（用于亚表面裂纹层深度测量）和 Φ３０×５ｍｍ（用于亚表面残余应力层厚度测量），选用砂轮规格分别为ＳＤ１２０Ｎ１００Ｂ３．０（树脂基金刚石砂轮，磨粒公称尺寸为１２５￣１０６μｍ）和ＳＤ８０Ｎ１００Ｂ３．０（树脂基金刚石砂轮，磨粒公称尺寸为２１２￣１８０μｍ），砂轮线速度为３０ｍ／ｓ，横向进给速度为７．８８ｍｍ／ｓ，磨削深度为２０μｍ。使用ＴａｙｌｏｒＨｏｂｓｏｎＴａｌｙｓｕｒｆ６轮廓仪测量加工后试件表面粗糙度。１．２亚表面裂纹层深度测量
１．３亚表面残余应力层厚度测量Ｈｅｄ［３］分别采用恒定化学蚀刻速率方法和角度
抛光法测量亚表面损伤层深度，分析测量结果后发现前者的测量结果要大于后者，他认为该测量偏差是由裂纹层下方的残余应力层引起的。试件的蚀刻速率依赖于蚀刻液与试件的接触面积以及试件表面的化学势，当试件浸入蚀刻液后，包含亚表面裂纹在内的表面与蚀刻液具有较大的接触面积和表面化学势，蚀刻速率较快。随着蚀刻过程的进行，接触面积和表面化学势减小，蚀刻速率相应的逐渐减小。亚表面裂纹层被腐蚀完后，蚀刻液进入裂纹尖端的残余应力区，该区域中处于应变状态的Ｓｉ－Ｏ键被拉长，更易于与蚀刻液中的活性成分反应，导致蚀刻速率仍大于基体蚀刻速率。最后，到达基体部分时，化学蚀刻速率保持恒定。因此，恒定化学蚀刻速率方法测得的亚表面损伤层深度由裂纹层深度和残余应力层厚度两部分组成，可以结合ＨＦ差动化学蚀刻速率法［４］和磁流变抛光斑点技术的测量结果获得亚表面残余应力层厚度。

研磨加工中光学材料亚表面损伤的表征方法

（5）
Di >ds
使用高斯函数对研磨磨粒的粒度分布进行表征，即
( ) α D x =
e−⎛⎜ ⎝
x−β γ
⎞2 ⎟ ⎠
（6）
式中α、β 和 γ 为磨粒粒度分布相关系数．
考虑到磨粒粒度的连续分布，式（5）中研磨颗
粒受力的求和过程可以转化为积分运算．将式（1）
和式（6）代入式（5），可得
∫ ( ) p
=
伤产生机理．
1.1 亚表面损伤名义深度研磨过程中，刚性研磨盘经法向载荷作用在试件
表面进行往复运动，介于研磨盘和试件间的研磨颗粒
通过脆性断裂或塑性变形的方式去除试件表面材
料．根据试件的材料去除方式及研磨颗粒的运动形
式，材料去除机理包括两体延性去除、三体延性去
除、两体脆性断裂去除以及三体脆性断裂去除 4 种形式[5]（见图 1）．本文以通过三体脆性断裂方式去除材料的研磨颗粒作为研究对象，并假设磨粒印压产生
为 1.21±0.05；亚表面损伤密度沿深度呈指数递减分布，并在距离表面约为名义深度的 1/2 时，下降趋势变缓．
关键词：亚表面损伤；表征；光学材料；研磨；磁流变抛光
中图分类号：TG580.68
文献标志码：A
文章编号：1672-6030（2008）05-0349-07
Characterization of Subsurface Damage of Optical Materials in Lapping Process
的压痕间间距足够大（使其不产生相互影响）．
根据图 1 中研磨颗粒、研磨盘与试件间的几何关系以及硬度定义，可知研磨颗粒所受法向力为[5-6]
( ) pi = 4 tan2ψ i
Hw