导读:本文包含了磨削损伤论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:粒子群算法,支持向量机,超声内圆磨削,ZTA陶瓷
磨削损伤论文文献综述
赵明利,李博涵,聂立新,吕晓峰,赵波[1]（2019）在《AHPSO-SVM预测超声内圆磨削ZTA陶瓷的边界损伤》一文中研究指出为解决普通加工方式易出现工程陶瓷边缘碎裂的问题,本文对超声内圆磨削工程陶瓷边界损伤预测系统进行了研究。在35 kHz轴向超声磨削与普通磨削两种条件下独立进行试验,运用支持向量机研究工艺参数与边界损伤影响规律,采用改进的粒子群算法优化支持向量机,建立采用混合核函数的AHPSO-SVM预测模型。研究结果表明,超声激励下试件边界损伤降幅为10.05%～21.23%,AHPSO-SVM预测模型MSE为0.378 4、平均相对误差为1.369 0%、30次适应度值标准差为0.020 2。相比于普通磨削,超声磨削可使ZTA陶瓷边界损伤值显着降低;建立的AHPSO-SVM模型具有较好的学习能力、泛化性能与良好的稳定性。(本文来源于《宇航材料工艺》期刊2019年02期）
李志鹏[2]（2019）在《RB-SiC陶瓷磨削损伤形成机制及抑制技术研究》一文中研究指出反应烧结碳化硅(RB-SiC)陶瓷具有优异的物理性能,其密度低、导热系数大、热膨胀系数小、高比刚度、耐化学腐蚀等特性使得SiC陶瓷能够应对较为恶劣的使用环境。因此,SiC陶瓷被广泛地应用于微电子机械系统、生物成像、军事、太空探索等领域,尤其是在空间光学镜选材时脱颖而出。为了获得较高的成像质量及使用寿命,往往要求光学元件具有大口径、超光滑表面及低亚表面损伤等特点。然而,RB-SiC陶瓷高硬度、脆性大导致超精密加工过程中易于引入表面/亚表面损伤,严重降低元件强度及使用性能。所以,为了抑制RB-SiC陶瓷磨削断裂损伤需要实现材料的塑性域去除加工。但是,目前对RB-SiC陶瓷去除机制、脆–塑转变的临界判据等相关基础问题还不清楚,从而制约了RB-SiC陶瓷的应用。为此,本文以RB-SiC陶瓷为研究对象,采用刻划实验、磨削实验、先进的力学性能测试方法和材料微观结构表征技术深入地研究了RB-SiC陶瓷磨削去除机制,探究了磨削表面及亚表面损伤形成机制,并进一步讨论了加工参数对RB-SiC陶瓷磨削去除特征的影响规律。然后,考虑砂轮磨粒分布特征和材料属性构建了磨削力模型。研究了如何利用激光加热辅助磨削方法获得高效低损伤的RB-SiC陶瓷磨削技术。本文研究对发展RB-SiC陶瓷等硬脆材料塑性域磨削加工具有重要意义。首先,本文采用单颗磨粒刻划的实验方法简化磨削过程,通过分析切屑形态及结构探究了RB-SiC陶瓷材料磨削去除机制。在此基础上,构建了RB-SiC陶瓷脆-塑转变临界切削深度模型,研究了脆-塑转变的影响因素。刻划实验发现RB-SiC陶瓷存在塑性变形和断裂两种去除模式,刻划切向应力诱导的SiC非晶相变是RB-SiC陶瓷产生塑性去除的主要机制,而断裂切屑及亚表面基体中并未发现SiC非晶相变。此外,刻划速度的增加可以提高RB-SiC陶瓷脆-塑转变的临界切削深度。相界及SiC颗粒晶界处是材料弱化区易于发生脆性断裂引起摩擦力波动,且随着断裂去除比例的增大摩擦系数波动增大。研究了砂轮磨粒分布特征对RB-SiC陶瓷磨削表面生成规律的影响,对砂轮表面叁维形貌进行了表征,对砂轮表面磨粒突出高度进行了统计及参数检验,并建立了符合正态分布概率的砂轮表面磨粒出刃高度模型。然后,结合砂轮磨粒分布特征、材料属性及RB-SiC陶瓷塑性及断裂去除机制分别构建了有关磨削过程的弹性变形力、塑性变形力及脆性断裂力模型,更为准确地预测了硬脆陶瓷材料磨削力及加工质量。通过对RB-SiC陶瓷磨削亚表面中SiC相和Si相的微观结构分析,研究了RB-SiC陶瓷磨削塑性区域及脆性断裂区域的表面/亚表面损伤形式及形成机制。结果表明:RB-SiC陶瓷磨削表面损伤形式包括微凹坑、穿晶裂纹和沿晶裂纹。RB-SiC陶瓷材料包含的助烧剂、晶界及相界等缺陷处会导致位错塞积,当位错塞积引起的应力集中超过临界拉伸应力33.9-36.5GPa时RB-SiC陶瓷发生断裂。有关亚表面损伤方面,证实了RB-SiC陶瓷塑性区域SiC相的亚表面损伤包括基面<a>位错、堆垛层错及孪晶,且未发现SiC相的非晶态转变;Si相的亚表面损伤包括非晶转变及位错,由位错引起的各向异性应力是造成Si-I对应拉曼峰劈裂的主要原因。脆性断裂区域SiC相的亚表面损伤包括微裂纹和高密度位错,且未发现SiC相的非晶态转变。微裂纹以中位和侧向裂纹为主。位错主要是柏氏矢量为b=1/3<-2110>基面完全位错及柏氏矢量为b=1/3[1-100]和b=1/3[-1010]Shockley不完全位错。Si相的亚表面损伤主要包括非晶转变及{111}晶面位错。最后,探究了利用激光加热辅助磨削RB-SiC陶瓷抑制表面/亚表面损伤的相关技术问题,发现激光加热可以使RB-SiC陶瓷发生软化和增韧,从而提高磨削加工中塑性域去除比例。激光加热辅助磨削可以有效地降低亚表面裂纹损伤深度和表面粗糙度。普通磨削亚表面损伤裂纹包括中位裂纹和横向裂纹,而激光加热辅助磨削亚表面损伤以横向裂纹为主。同时,发现RB-SiC陶瓷加热表面存在SiO_2非晶相,该结果说明适宜的激光加热温度可以诱导RB-SiC陶瓷发生氧化反应。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-04-01）
吴重军,李蓓智[3]（2019）在《碳化硅磨削微观损伤机理及其高性能磨削技术研究》一文中研究指出高速加工可以根据加工对象的不同,在高材料去除率、极好的加工经济效益下很好地满足产品的质量要求。高速磨削技术在突破难加工材料的技术瓶颈方面具有特别重要的意义。然而,在高速磨削中,由于高的砂轮速度会对工件材料产生极高的冲击效应,对材料发生的动态力学效应分析具有极高难度,且磨削加工中的磨粒具有几何不规则性及其典型的负前角特性,使得磨削加工的机理研究尤其困难。工程陶瓷具有极高的硬度、极好的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等特性,在诸如军事、化工、机械、电子等应用领域具有非(本文来源于《机械工程学报》期刊2019年06期）
林彬[4]（2018）在《单晶硅片超精密磨削表面损伤层深度解析预测》一文中研究指出集成电路(Integrated Circuit,IC)芯片是电子信息领域的核心器件,是信息技术发展的基础。单晶硅作为IC芯片制造的主流导体衬底材料被广泛应用。单晶硅属于硬脆材料,通常采用线锯切割、超精密磨削、研磨以及抛光等方式进行加工。由于研磨和抛光等加工方法存在生产效率低,晶圆厚度均一性差等缺点,超精密磨削被认为是实现单晶硅衬底晶圆材料高效去除和高厚度均一性控制最适宜的方法。相较于普通端面磨削,工件旋转法磨削更是具有总厚度变化量(TTV)小、易实现延性域磨削和效率更高等优点,在当前集成电路制造领域被广泛采用。使用金刚石砂轮超精密磨削会不可避免地使工件材料产生表面/亚表面损伤,导致芯片强度下降,进而影响芯片的性能。因此,磨削损伤的预测和控制是超精密磨削的核心问题。磨粒切削深度决定了磨削损伤形式和深度,对其准确的预测有助于缩短磨削加工工艺优化周期、提高工件质量和减少加工成本。根据文献报道,采用现有工件旋转法磨削磨粒切削深度模型预测得到的表面粗糙度随着砂轮粒度的减小明显偏离磨削试验结果,得到的磨粒切深甚至已经不符合材料去除的基本物理原理。究其原因在于现有切削深度模型没有考虑磨粒刃圆半径、有效磨粒数、最小切削深度以及工件弹性回弹对于磨粒切削深度的影响。同时现有亚表面损伤深度理论模型基本上是针对有裂纹产生的脆性域去除阶段,缺少针对塑性域去除阶段的亚表面损伤理论预测模型。基于上述分析,本文的主要研究内容有:(1)基于工件旋转法磨削原理,综合考虑磨粒刃圆半径、有效磨粒数、最小切削深度以及工件弹性回弹,推导得到适用于材料塑性域去除的磨粒切削深度模型,并讨论各个参数对磨粒切削深度数值大小以及径向差异性的影响。(2)由于直接测量纳米级切屑十分困难,因此建立磨粒切削深度与工件表面粗糙度R_a之间的联系,通过对磨削表面粗糙度R_a进行测量,并与现存模型进行对比,证明本文提出的磨粒切深模型具有合理性。(3)通过磨粒切削深度模型得到划擦沟槽塑性变形区大小,并以磨削沟槽塑性区大小来表征超精密磨削亚表面缺陷深度。通过透射电子显微镜(TEM)测量得到磨削工件的亚表面损伤深度,以此来证明亚表面损伤理论预测模型的准确性。(本文来源于《大连理工大学》期刊2018-06-01）
朱宝义[5]（2018）在《单晶硅高速磨削亚表层损伤的仿真与实验研究》一文中研究指出随着集成电路集成度的不断提高,单晶硅太阳能电池转换效率的升高以及微纳机电系统的微型化、智能化、多功能化,单晶硅广泛应用于各个领域并且对其表面质量要求也越来越高。传统加工工艺存在加工效率低、控制难度大,研磨工序对工件表面划伤较严重等缺点,而对单晶硅等硬脆材料具有良好磨削表现的高速磨削正逐步成为硅片的主流加工技术。但是磨削加工过程不可避免给硅片造成加工损伤,这会影响后续抛光工序的时间和效率。目前,对硅片高速磨削亚表层损伤机制的研究还不够完善,深入研究硅片高速磨削亚表层损伤机制对最终实现硅片高光洁度、高平整度、低损伤的高效加工有着重要的指导意义。从理论上讲,分子动力学仿真是研究高速磨削加工过程的一种有效、可靠的方法,通过该方法能够从系统微观细节探索宏观特性。本文通过对国内外分子动力学切削、磨削仿真进行分析,了解到高速磨削下单晶硅的延性域加工特性,从而对高速磨削下单晶硅材料去除和亚表层损伤机制进行了系统的仿真和实验研究。主要研究内容和结论如下:(1)建立了单颗磨粒高速磨削单晶硅的分子动力学模型,将单晶硅模型分为牛顿层、恒温层和固定边界层。简要介绍了原子运动方程、系综的选择和能量最小化的计算,并选取了适合的仿真参数以提高计算效率。(2)运用分子动力学理论,依据建立的单晶硅高速磨削叁维分子动力学仿真模型,研究高速磨削中系统的配位数和等效应力,从磨削力、摩擦系数、势能以及平均温度的角度分析了切屑的形成过程、磨削表面形成机理。高速磨削加工过程中,磨粒对单晶硅产生挤压、剪切作用,释放的能量作为晶格应变能储存在晶格中。当应变能超过一定值时,硅原子键断裂,磨粒前端硅原子产生堆积形成了切屑,即完成了材料的去除过程。(3)基于分子动力学方法建立的单晶硅高速磨削仿真模型,对单晶硅高速磨削过程亚表层损伤厚度的变化进行定量分析。首先分析了材料的晶体缺陷及晶体结构识别方法的优缺点,讨论了采用共近邻分析方法检测单晶硅亚表面损伤的优越性。单晶硅亚表层损伤的深度随磨削速度的升高首先减小然后再增大。磨削速度小于150 m/s时,增加磨削速度,原子晶格重排的时间会减短,产生的非晶结构例如位错减少,亚表面的损伤深度减小。磨削速度大于150 m/s时,加工区的高温是促使位错形核和运动的主导因素,亚表面的损伤深度由此增加。综上所述,磨削温度与变形时间之间的竞争机制对单晶硅亚表层的损伤深度有影响,磨削速度则决定了磨削温度和变形时间的竞争关系。(4)基于搭建的实验平台进行了不同速度下单颗金刚石磨粒划擦单晶硅片实验。最后将分子动力学仿真结果与实验结果结合起来,从划痕两侧材料堆积高度、表面形貌进行了对比分析。结果表明随着划擦速度的升高,划痕两侧材料堆积高度逐渐减小。一定范围内磨削速度升高和磨削厚度的减小,单晶硅脆性材料以塑性变形的形式产生切屑为主,脆性断裂的形式减少,从而提高了表面质量。(5)分子动力学仿真结果与实验结果存在一定的差异,例如仿真过程中没有微裂纹和脆性剥落。主要原因是仿真与实验尺度有差距,但不存在理论与原理上的错误。在划痕表面形貌、材料堆积方面模拟结果与实验结果都比较相近,从而验证了本文建立的分子动力学模型以及模拟结果是有效、可靠的,适合于高速磨削加工机理的研究。(本文来源于《太原理工大学》期刊2018-06-01）
姚鹏,王伟,黄传真,朱洪涛[6]（2018）在《石英玻璃的单颗磨粒划擦应力场解析模型及损伤可控磨削机理研究》一文中研究指出构建了单颗磨粒划擦各向同性硬脆材料的弹性应力场解析模型,并以此为基础提出单颗磨粒划擦各向同性硬脆材料表面的裂纹失稳扩展临界函数,临界函数包含原始表面应变速率、磨削液等因素对裂纹扩展造成的影响。将石英玻璃作为研究对象,深入分析了表面微裂纹损伤的可控磨削机理。在进行石英玻璃的磨削试验中,材料的磨削机理随单颗磨粒磨削深度的增加而变化,依次是塑性域去除、低载半脆性域去除、全脆性域去除和高载半脆性域去除。在1 mm/min的工件进给速度下,可以对石英玻璃进行塑性域磨削,从而获得无裂纹损伤的光滑磨削表面,然而其磨削效率较低,在实际生产中不能发挥理想的作用。对石英玻璃开展全脆性域磨削时,材料去除率较高、加工表面表面质量好、微裂纹损伤深度较小,砂轮自锐性良好,是一种优良的精密磨削工艺。(本文来源于《机械工程学报》期刊2018年21期）
张亮[7]（2018）在《脆性材料单磨粒磨削过程亚表面损伤和材料去除机理研究》一文中研究指出在工程实际中,工程陶瓷和光学玻璃等脆性材料由于其独特的物理和力学性能,广泛应用于光学、医疗、军工等产品中。但是脆性材料由于其高硬度,难加工,易脆性断裂等缺点,导致加工过程中容易出现表面和亚表面损伤,同时加工效率低。为了实现高效低亚表面损伤磨削加工,本论文系统研究了磨削脆性材料中,单磨粒和工件的接触规律。基于单磨粒未变形切屑模型,分析了单磨粒最大压入深度与磨粒尺寸的关系。基于压痕断裂力学理论分析模型,分析了亚表面损伤深度与磨削参数和磨粒尺寸的关系。基于单磨粒振动磨削模型,分析了亚表面损伤深度与磨削参数和振动参数的关系。基于材料去除模型,分析了脆性材料去除和磨粒尺寸的关系。本论文研究内容的创新点如下:(1)基于单磨粒未变形切屑模型,分析了叁角形截面、尖端圆角叁角形截面以及梯形截面最大未变形切屑厚度。建立了叁种单磨粒在磨削过程中最大压入深度的预测模型,得出了单磨粒最大压入深度与磨削参数以及磨粒尺寸的数学表达式。单磨粒最大压入深度随着磨削速度与工件进给速度比增加而减小,而随着磨削深度的增加而增大。同时发现,不同单磨粒截面在相同磨削参数下,最大压入深度不同,尖角叁角形截面磨粒、圆角叁角形截面磨粒和梯形截面磨粒对应的最大压入深度依次递减。此外,如果磨粒半角作为磨粒大小依据,则当磨粒越大时,相应的压入深度变小。(2)基于压痕断裂力学理论分析模型,分析了磨削参数和磨粒尺寸对亚表面损伤的影响。修正了原有的理论模型,提出了圆角叁角形截面和梯形截面磨粒下裂纹系统深度的预测模型。并考虑了磨粒弹性回复深度的影响,引入了深度比对中径裂纹的影响。提高磨削速度与工件进给速度比值能够通过减小中径裂纹的深度从而使得工件材料亚表面损伤减小,有利于获得低损伤高加工表面质量。此外,中径裂纹的深度随着深度比的增大而减小。为了获得低损伤高加工质量的加工表面在实际加工中选择较高的磨削速度与工件速度比,较小的磨削深度更加合理。(3)基于单磨粒振动磨削模型,分析了提出了单磨粒磨削参数和振动参数下裂纹系统的深度预测模型。初始磨削深度对亚表面损伤深度的影响,发现在预测模型中忽略振动会导致亚表面损伤深度的被低估。对于频率比大于1的磨削过程,亚表面损伤深度首先增加,然后随着阻尼比的增加而减小。(4)基于材料去除模型,分析了材料处于韧性去除和脆性断裂去除方式下材料去除,提出了脆性材料韧性去除体积和去除率的预测模型以及混合韧性去除和脆性断裂去除方式材料去除体积和去除率。在脆性材料去除过程中,考虑到了磨削初期的材料韧性去除阶段,将磨粒的尺寸大小引入到材料去除体积以及材料去除率的计算中来。单磨粒磨削混合韧性去除和脆性断裂材料去除体积随着磨粒尖端圆角半径的增大而减小同时当磨粒磨粒尖端圆角半径一定时,材料去除体积随磨粒半角增大而减小。(本文来源于《湖南大学》期刊2018-05-14）
郑亮[8]（2018）在《RB-SiC旋转超声磨削亚表面损伤研究》一文中研究指出随着空间光学技术的发展,对大口径空间反射镜的需求日益增大,但口径增大会导致镜体重量大幅度增加,因此需要对镜体进行轻量化设计与制造。反应烧结碳化硅(Reaction Bonded Silicon Carbide,RB-SiC)具有比刚度大、减重效果好等优良特性,是目前制备大口径空间反射镜的首选材料。但RB-SiC是典型的硬脆陶瓷材料,机械加工过程中易产生亚表面损伤。旋转超声磨削技术是一种将传统固结磨料磨削加工与超声加工相结合的复合加工技术,在硬脆材料加工领域被公认为是一种经济有效的加工技术。本文利用课题组自行装配的超声振动数控机床进行RB-SiC旋转超声磨削试验与普通磨削试验,以亚表面损伤为对象,对亚表面损伤检测方法、超声振动效应、各加工参数影响规律进行了研究,并归纳分析了RB-SiC旋转超声磨削亚表面损伤特征。本文的主要研究内容与结论如下:(1)采用硅片作陪衬的截面抛光法、聚酯作陪衬的截面抛光法和界面粘接法检测相同加工条件下RB-SiC旋转超声磨削亚表面损伤,并选用四个亚表面损伤评价指标对各方法的检测结果进行统计分析,以确定最优检测方法。试验结果表明,采用硅片作陪衬的截面抛光法检测到的四个亚表面损伤评价指标值均最小,则截面抛光法(硅片作陪衬)在检测过程中引入的二次损伤最小,其检测结果最接近真实的亚表面损伤情况。(2)通过旋转超声单因素试验及相应普通磨削试验,研究了超声振动有无与强弱对亚表面损伤的影响。试验结果表明,一定加工条件下,超声振动的引入可有效降低亚表面损伤;亚表面损伤随超声振动的增强先减小后增大。同时,基于压痕断裂力学模型,综合考虑磨粒的运动学和动力学特性,对试验结果进行了理论分析,进一步探究了超声振动效应。(3)通过七因素叁水平的RB-SiC旋转超声磨削正交试验,系统研究了各加工参数对亚表面损伤深度的影响规律。试验结果表明:进给速度、磨粒粒度、磨削深度、超声功率、主轴转速、超声频率和磨粒浓度对亚表面损伤深度的影响程度依次降低;亚表面损伤深度与磨削深度、进给速度、超声功率和磨粒粒度呈正相关,与主轴转速呈负相关;亚表面损伤深度随超声频率增大先减小后增大;磨粒浓度对RB-SiC旋转超声磨削亚表面损伤影响较小。(4)通过对RB-SiC旋转超声磨削亚表面损伤特征进行归纳与分析,获得如下结论:(1)材料以脆性断裂去除为主;(2)裂纹倾向于沿着颗粒边界扩展,同时颗粒边界具有屏蔽裂纹延伸的作用;(3)在大粒度SiC颗粒上,材料的去除是较大的横向裂纹向自由表面延伸或裂纹之间的交叉所致,在小粒度SiC颗粒与单质游离硅组成的混合区上,材料的去除是由许多微小横向裂纹的交叉或延伸到自由表面所造成;(4)对材料有重要影响的亚表面损伤,如大型凹坑和较深的中位裂纹,主要存在于大粒度SiC颗粒上。综上,为减小RB-SiC材料磨削加工带来的损伤,不仅要选择合理的加工方法和加工参数,还应在材料制备时尽量细化SiC颗粒。(本文来源于《西南交通大学》期刊2018-05-01）
赵明利,吕晓峰,仝攀攀,李博涵[9]（2018）在《轴向超声波辅助磨削工程陶瓷边界损伤实验研究》一文中研究指出针对磨削工程陶瓷时边界处易出现损伤缺陷的问题进行了研究,建立了基于磨削参数的边界损伤预测模型。采用单因素法进行了磨削实验,以边界损伤深度为参考对仿真结果进行验证,结果表明,磨削深度对边界损伤影响较大;主轴转速越低,边界损伤值越大,且随主轴转速升高边界损伤值的变化逐渐趋于平缓。与普通磨削相比,超声波辅助磨削能有效改善被加工材料的边界损伤情况。(本文来源于《矿冶工程》期刊2018年01期）
吴重军[10]（2017）在《碳化硅磨削微观损伤机理及其高性能磨削技术研究》一文中研究指出高速加工是20世纪70年代在欧洲和美国兴起的一种加工技术,它可以根据加工对象的不同,在高材料去除率、极好的加工经济效益下很好地满足产品的质量要求。高速磨削技术在突破难加工材料的技术瓶颈方面具有特别重要的意义。然而,在高速磨削中,由于高的砂轮速度会对工件材料产生极高的冲击效应,对材料发生的动态力学效应分析具有极高难度,且磨削加工中的磨粒具有几何不规则性及其典型的负前角特性,使得磨削加工的机理研究尤其困难。工程陶瓷是一种典型的难加工材料,具有极高的硬度、极好的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等特性,在诸如军事、化工、机械、电子等应用领域具有非常广阔的应用前景。然而,加工此类超硬材料将不可避免地产生微观裂纹以及表面和亚表面的损伤,从而影响这类产品在实际应用中的可靠性和使用寿命。本文以碳化硅陶瓷作为典型研究对象,分析其高速磨削机理,探索其表面以及亚表面微观损伤机制,并进一步地控制磨削的损伤,从而获得高质量的低损伤的高性能磨削技术。本文的主要研究成果及创新点包括:(1)发现了高速磨削过程中材料动态断裂韧度具有应变率敏感效应,提出并构建了考虑材料力学特性及磨削工艺参数的延性域磨削临界成屑厚度模型。与传统基于材料去除能理论下只考虑材料物理力学性能的延性域磨削临界成屑厚度模型相比,不但临界成屑厚度大幅增加,而且提高了表面粗糙度,降低了磨削表面裂纹。并通过碳化硅高速磨削实验验证了以上结论。通过碳化硅磨削实验研究表明,当砂轮速度为140m/s时其延性域临界成屑厚度为0.32μm,远远大于以往仅仅考虑材料力学性能的临界成屑厚度时的0.06μm。同时,增大砂轮速度及降低成屑厚度有助于降低碳化硅磨削表面的脆性裂纹,表面塑性去除明显,去除单位材料需要的磨削能大大增加,磨削表面粗糙度提高且裂纹得到显着的控制。因此,在硬脆材料的高速磨削加工中,可以通过提高砂轮速度及降低成屑厚度以增大材料的延性域磨削临界成屑厚度,以延性域磨削的材料去除方式获得了更高的材料去除率的同时提高磨削质量。(2)基于压痕断裂力学的硬脆材料磨削微观损伤模型及动态断裂韧度敏感效应,构建了考虑磨削速度、成屑厚度、加工载荷及材料力学性能的磨削表面以及亚表面微观损伤预测模型。将传统模型压痕损伤模型预测误差20%降低到6%,并从理论与实验上证明了可以通过选择砂轮速度与成屑厚度来控制表面以及亚表面损伤程度的基础上,获得高的加工效率。实验结果分析表明砂轮速度的增加对于表面和亚表面的裂纹产生具有明显的抑制作用,随着砂轮速度的提高其表面的塑性划痕比例增加,脆性破裂比例明显降低,且具有更低的亚表面损伤深度。而随着成屑厚度的增加,其磨削表面的裂纹比例增多,以脆性去除为方式的材料去除占据主导,其亚表面的损伤深度逐渐增大,且以脆性去除为主。因此,为了获得更好的磨削质量,降低表面以及亚表面的损伤程度,可大大提高砂轮速度并降低成屑厚度。而为了获得高的材料去除效率,提高磨削加工效率,可通过适当选择合理成屑厚度并提高砂轮速度来控制磨削表面损伤。(3)深入探讨了硬脆材料的延性与脆性共存的材料去除机制,建立了考虑硬脆材料微观损伤尺度、延性域磨削表面比例及磨削工艺参数的表面粗糙度分析模型。提出了考虑表面粗糙度、亚表面微观损伤层等表面质量的磨削工艺优化设计方法,有效地提高了延性域磨削表面的比例,改善了硬脆材料磨削加工表面质量。实验结果表明,当延性域磨削比例低于50%,脆性去除占据主导,此时脆性去除粗糙度值较大且具有很大的波动性。而当延性去除大于50%且逐渐增大,其脆性去除粗糙度值则呈现明显的下降趋势,此时延性去除占据主导,当延性域磨削比例大于90%时,其脆性粗糙度值急剧下降,此时,碳化硅处于延性域磨削阶段,其粗糙度获得了显着的提升并保持相对稳定。在碳化硅陶瓷等硬脆材料的高效高性能磨削技术研究中,增大砂轮速度有助于获得更高的磨削材料去除率,同时砂轮速度的增加有助于提高磨削表面的延性域磨削表面比例,降低表面以及亚表面裂纹尺度。而成屑厚度的降低也有助于提高磨削表面的延性域磨削比例,并将降低表面以及亚表面裂纹尺度。因此,一定的加工要求下,合理增加成屑厚度,提高砂轮速度有助于实现硬脆材料高效低损伤磨削,实现其脆-延性转变,获得更好的磨削质量。对于本文的碳化硅陶瓷,为了获得N4级Ra0.2μm的磨削表面,其工艺选择可推荐砂轮速度Vs>137m/s,成屑厚度h_m<0.55μm,且可获得高达1.1 mm~3/mms的材料去除率,其延性域去除可稳定在85%以上。同时,为了获得延性域去除为主导(大于50%)的磨削表面,其工艺选择可推荐砂轮速度Vs>53m/s,成屑厚度h_m<0.8μm,且可获得高达1.7mm~3/mms的材料去除率。(本文来源于《东华大学》期刊2017-10-25）
磨削损伤论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
反应烧结碳化硅(RB-SiC)陶瓷具有优异的物理性能,其密度低、导热系数大、热膨胀系数小、高比刚度、耐化学腐蚀等特性使得SiC陶瓷能够应对较为恶劣的使用环境。因此,SiC陶瓷被广泛地应用于微电子机械系统、生物成像、军事、太空探索等领域,尤其是在空间光学镜选材时脱颖而出。为了获得较高的成像质量及使用寿命,往往要求光学元件具有大口径、超光滑表面及低亚表面损伤等特点。然而,RB-SiC陶瓷高硬度、脆性大导致超精密加工过程中易于引入表面/亚表面损伤,严重降低元件强度及使用性能。所以,为了抑制RB-SiC陶瓷磨削断裂损伤需要实现材料的塑性域去除加工。但是,目前对RB-SiC陶瓷去除机制、脆–塑转变的临界判据等相关基础问题还不清楚,从而制约了RB-SiC陶瓷的应用。为此,本文以RB-SiC陶瓷为研究对象,采用刻划实验、磨削实验、先进的力学性能测试方法和材料微观结构表征技术深入地研究了RB-SiC陶瓷磨削去除机制,探究了磨削表面及亚表面损伤形成机制,并进一步讨论了加工参数对RB-SiC陶瓷磨削去除特征的影响规律。然后,考虑砂轮磨粒分布特征和材料属性构建了磨削力模型。研究了如何利用激光加热辅助磨削方法获得高效低损伤的RB-SiC陶瓷磨削技术。本文研究对发展RB-SiC陶瓷等硬脆材料塑性域磨削加工具有重要意义。首先,本文采用单颗磨粒刻划的实验方法简化磨削过程,通过分析切屑形态及结构探究了RB-SiC陶瓷材料磨削去除机制。在此基础上,构建了RB-SiC陶瓷脆-塑转变临界切削深度模型,研究了脆-塑转变的影响因素。刻划实验发现RB-SiC陶瓷存在塑性变形和断裂两种去除模式,刻划切向应力诱导的SiC非晶相变是RB-SiC陶瓷产生塑性去除的主要机制,而断裂切屑及亚表面基体中并未发现SiC非晶相变。此外,刻划速度的增加可以提高RB-SiC陶瓷脆-塑转变的临界切削深度。相界及SiC颗粒晶界处是材料弱化区易于发生脆性断裂引起摩擦力波动,且随着断裂去除比例的增大摩擦系数波动增大。研究了砂轮磨粒分布特征对RB-SiC陶瓷磨削表面生成规律的影响,对砂轮表面叁维形貌进行了表征,对砂轮表面磨粒突出高度进行了统计及参数检验,并建立了符合正态分布概率的砂轮表面磨粒出刃高度模型。然后,结合砂轮磨粒分布特征、材料属性及RB-SiC陶瓷塑性及断裂去除机制分别构建了有关磨削过程的弹性变形力、塑性变形力及脆性断裂力模型,更为准确地预测了硬脆陶瓷材料磨削力及加工质量。通过对RB-SiC陶瓷磨削亚表面中SiC相和Si相的微观结构分析,研究了RB-SiC陶瓷磨削塑性区域及脆性断裂区域的表面/亚表面损伤形式及形成机制。结果表明:RB-SiC陶瓷磨削表面损伤形式包括微凹坑、穿晶裂纹和沿晶裂纹。RB-SiC陶瓷材料包含的助烧剂、晶界及相界等缺陷处会导致位错塞积,当位错塞积引起的应力集中超过临界拉伸应力33.9-36.5GPa时RB-SiC陶瓷发生断裂。有关亚表面损伤方面,证实了RB-SiC陶瓷塑性区域SiC相的亚表面损伤包括基面<a>位错、堆垛层错及孪晶,且未发现SiC相的非晶态转变;Si相的亚表面损伤包括非晶转变及位错,由位错引起的各向异性应力是造成Si-I对应拉曼峰劈裂的主要原因。脆性断裂区域SiC相的亚表面损伤包括微裂纹和高密度位错,且未发现SiC相的非晶态转变。微裂纹以中位和侧向裂纹为主。位错主要是柏氏矢量为b=1/3<-2110>基面完全位错及柏氏矢量为b=1/3[1-100]和b=1/3[-1010]Shockley不完全位错。Si相的亚表面损伤主要包括非晶转变及{111}晶面位错。最后,探究了利用激光加热辅助磨削RB-SiC陶瓷抑制表面/亚表面损伤的相关技术问题,发现激光加热可以使RB-SiC陶瓷发生软化和增韧,从而提高磨削加工中塑性域去除比例。激光加热辅助磨削可以有效地降低亚表面裂纹损伤深度和表面粗糙度。普通磨削亚表面损伤裂纹包括中位裂纹和横向裂纹,而激光加热辅助磨削亚表面损伤以横向裂纹为主。同时,发现RB-SiC陶瓷加热表面存在SiO_2非晶相,该结果说明适宜的激光加热温度可以诱导RB-SiC陶瓷发生氧化反应。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
磨削损伤论文参考文献
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