开发微孔陶瓷研磨装置,并制备GC磨料和C磨料研磨盘,分别对单晶α-氧化铝晶圆进行研磨加工试验。试验结果表明:与C磨料研磨盘相比,GC磨料研磨盘对单晶α-氧化铝晶圆的研磨效果更佳;使用GC磨料研磨盘研磨10 min后,晶圆材料去除率为1.05~1.15μm/min,表面粗糙度Sa达15~16 nm;在研磨40~50 min时,研磨盘的研磨效率下降,晶圆材料去除率增加至1.4~1.5μm/min,但表面粗糙度Sa仅提高至15.5~16.5 nm。尽管如此,在保证表面加工质量的前提下,晶圆的材料去除率仍能达到1μm/min以上的工业加工标准,表明所开发的微孔陶瓷研磨装置能够较好地满足单晶α-氧化铝晶圆的研磨加工要求。

为研究聚氨酯磨棒对合金灰口铸铁表面磨削质量的影响机制,自制了聚氨酯磨棒,并在磨棒中分别添加粒径为1、6和9μm的金刚石磨粒对合金灰口铸铁进行磨削加工,利用光学显微镜和白光干涉仪对磨削加工后的合金灰口铸铁表面形貌及平均表面粗糙度R_a进行分析比较。结果表明:使用粒径9μm的金刚石磨粒磨削工件表面,其磨削痕迹较深,表面粗糙度较差;相比之下,使用粒径6μm的金刚石磨粒磨削工件,可得到最佳的表面粗糙度,其R_a值可达0.01μm;而使用粒径1μm的金刚石磨粒,其磨削能力最差,材料被推挤到磨料的两侧,造成实际的表面粗糙度不够理想。

为考察氧化铝陶瓷的精密抛光性能,将氧化铝陶瓷试片置于陶瓷工作环与研磨盘间进行研磨试验。用120目砂纸初磨试样,使试片原始表面粗糙度为1.49μm;使用碳化硅研磨液抛光,抛光过程中改变研磨液的浓度、粒径、载质量、转速及时间,并观察不同参数下氧化铝陶瓷试片的抛光效果。试验结果表明:采用粒径2μm的碳化硅磨粒,在轴向载质量为9 kg、磨盘转速为90 r/min、研磨液浓度为35%的工艺条件下连续研磨50 min,可使氧化铝陶瓷的表面粗糙度从初始的1.49μm迅速下降至0.22μm,表面质量改善率达到85%。在SEM电子显微镜及3D表面轮廓仪下观察,其试片表面由原先凹凸不平的粗糙表面变成平坦如镜的光滑表面,验证了氧化铝陶瓷材料良好的精密抛光加工性能。

使用自制的环形磁刷工具配合多轴运动电解复合磁力研磨机,对SUS304不锈钢套内圆表面进行磁力研磨加工试验,探讨氧化铝磨粒粒径、加工时间、加工负荷以及加工电流对表面粗糙度的影响。结果表明:在纯磨粒磁力研磨试验中,当磨粒粒径为3μm、加工负荷为2 N及振动频率为4 Hz时,研磨加工10 min后,Rmax=0.198μm、Ra=0.045μm,而在纯电解磁力研磨试验中,在负荷2 N与加工电流200 mA的加工条件下,研磨10 min后,Rmax=0.292μm、Ra=0.069μm,较纯磨粒磁力研磨效果稍差;在电解复合磨