氧化鋁陶瓷微細結構預燒結制造工藝研究.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，在微機電系統(tǒng)中有廣泛的應用前景。預燒結是指在低于完全燒結的溫度下進行的燒結。本文在預燒結陶瓷坯體上加工三維微結構，然后完全燒結得到所需的陶瓷微結構。預燒結加工可避免常規(guī)陶瓷加工中材料脆硬的缺點。本文在預燒結氧化鋁陶瓷坯體上開展了微細結構的加工研究。主要研究了預燒結坯體制造工藝、加工間隙、燒結收縮率、刀具磨損補償，加工了尺寸誤差小的三層階梯方腔。
　　在單向施壓的壓力機上采用

2、不同壓力制備陶瓷生坯，分析了坯體壓制壓力對密度的影響，明確了壓力與生坯密度之間的近似線性關系。得到隨著壓力增加，坯體密度增加量略有減小的結論。在800℃、10h條件下燒結得到預燒結坯體，測量了預燒結后坯體的密度。發(fā)現(xiàn)預燒結對坯體密度基本上沒有影響，即坯體預燒結后不發(fā)生收縮。
　　根據(jù)加工特點設計了刀具截面形狀，設計的2刃立銑刀在加工腔體時未發(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。
　　在預燒結坯體上進行窄槽加工，采用先清理刀具表面加工屑，然后無切深進給清理殘留加工屑，清屑效果明顯。該方法提高了加工輪廓辨識度，為準確測量加工特征的尺寸創(chuàng)造了良好的條件。在預燒結坯體上進行了鉆孔、銑削型腔實驗，測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。測定了孔、孔間距和型腔的燒結收縮率，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。
　　研究了加工力對刀具磨損量的影響，發(fā)現(xiàn)當?shù)毒叨嗣婺p為弧面后，繼續(xù)加工時刀具端面形狀保持不變，刀具進入線性磨損狀態(tài)，加工去除同樣體積的材料時刀具磨損量與加工力線性相關。由于單個腔體的加工力總體穩(wěn)定，因而刀具磨損速率認為是恒定的，為刀具磨損補償提供了依據(jù)。
　　制造了三層階梯方腔，設計階梯方腔燒結后的邊長尺寸分別為800μ m、1000μ m、1200μm，實際制造誤差達到±2μ m;設計燒結后的深度尺寸均為100μ