反應(yīng)燒結(jié)碳化硅材料磨削去除機理和加工參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號：TB322國際圖書分類號:666.3工學(xué)博士學(xué)位論文反應(yīng)燒結(jié)碳化硅材料磨削去除機理和加工參數(shù)優(yōu)化研究博士研究生：姚旺導(dǎo)師：韓杰才教授副導(dǎo)師：張宇民教授申請學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科、專業(yè)：材料學(xué)所在單位：復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所答辯日期：2008年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)摘要I摘要為了降低加工成本，探索快速、高效加工反應(yīng)燒結(jié)碳化硅(RBSiC)高性能光學(xué)材料的有效方法，本文通過材料的組成及性能測試，系統(tǒng)的研究了RBSiC材料

2、的磨削去除機理和磨削表面完整性，分析了材料強度受磨削、退火和拋光處理的影響，優(yōu)化了磨削加工參數(shù)，具體工作如下：對RBSiC材料進行了物相分析，并測試了材料的各項熱性能和力學(xué)性能。RBSiC材料是由αSiC和Si組成的多晶材料，Si相分散在SiC相間。性能測試結(jié)果顯示，RBSiC材料較為致密，熱性能良好，具有較高的室溫抗彎強度和彈性模量，極高的硬度，斷裂韌性較低，適合作為空間反射鏡片。結(jié)合單顆磨粒臨界切削深度計算，通過掃描電鏡、原子力顯微

3、鏡和光學(xué)顯微鏡等手段對磨削表面的觀測，系統(tǒng)地研究了RBSiC材料的去除機理。RBSiC材料以脆性斷裂和塑性切除兩種機理去除，表現(xiàn)為微破碎、穿晶斷裂、撕裂以及犁耕等去除方式。根據(jù)粗糙度測量與表面SEM觀察，并結(jié)合磨削力及磨削比能方程，分析了加工參數(shù)對磨削表面粗糙度和表面形貌的影響。加工參數(shù)中砂輪軸向進給增加，使磨削力增加，粗糙度增大，斷裂去除模式所占的比例增加，磨削比能降低；工作臺轉(zhuǎn)速對粗糙度的影響趨勢不明顯；光刀能夠顯著降低表面粗糙度，

4、但也會使磨削中引入的亞表面裂紋擴展，增加粗糙度。累計去除厚度與砂輪軸向進給的交互作用對粗糙度的影響很大。通過正交試驗對磨削加工工藝進行優(yōu)化，得出的最佳加工參數(shù)為軸向進給0.9μms，工作臺轉(zhuǎn)速2.1轉(zhuǎn)分，光刀1分鐘，累計去除厚度0.1mm后修整砂輪。根據(jù)對磨削后表面和截面的觀察以及硬度的測量結(jié)果，建立了RBSiC材料磨削表面損傷層組織特征。磨削表面損傷層含有塑性變形層、破碎層和裂紋層，且隨軸向進給增大，磨削力增加，損傷層厚度增加。使用X