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       引用本文：孫國棟, 李維翠, 胡晉昭, 李樹強, 黃樹濤. 研磨壓力對聚晶金剛石表面質量的影響[J]. 金剛石與磨料磨具工程, 2024, 44(4): 528-533.

       SUN Guodong, LI Weicui, HU Jinzhao, LI Shuqiang, HUANG Shutao. Effect of lapping pressure on surface quality of polycrystalline diamond[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2024, 44(4): 528-533.

       doi:10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0036

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       研究背景

       研究背景BACKGROUND碳化硅（SiC）陶瓷作為典型的硬脆材料，憑借其高溫機械強度、熱穩定性、高導熱性、抗氧化性、耐化學腐蝕性和耐磨損性，廣泛應用于汽車、石化、電子、光學和航空航天等領域。然而，加工碳化硅陶瓷的過程中常面臨效率低、工具磨損嚴重、表面質量差等問題。超快激光因其高峰值功率和低熱影響區的特點，成為解決這些問題、實現碳化硅陶瓷精密加工的理想技術。研究表明，隨著激光能量的增加，碳化硅陶瓷的材料去除機制從弱燒蝕轉變為強燒蝕，主要表現為熱汽化和爆炸效應。同時，累加效應、光化學作用以及激光能量密度對材料去除特性的影響也得到了廣泛關注。盡管現有研究對碳化硅陶瓷的激光燒蝕特性進行了較多探討，但在燒蝕區域成分分布和去除機制方面的研究仍顯不足。本研究采用飛秒激光在不同能量密度和脈沖條件下對碳化硅陶瓷進行加工，分析其表面形貌演變及加工特性，揭示其物理化學去除機制，為碳化硅陶瓷的高精度無損加工提供理論支持。
       研究摘要

       研究摘要ABSTRACT使用金剛石平磨盤對聚晶金剛石（polycrystalline diamond，PCD）復合片的金剛石層進行高速研磨實驗，研究研磨壓力對PCD研磨去除率、表面粗糙度和表面形貌的影響。結果表明：當研磨壓力為0.10 ~ 0.18 MPa時，隨著研磨壓力的增大，PCD的研磨去除率增大，表面粗糙度減小。PCD研磨表面缺陷主要包括沿晶破碎、微小凹坑、機械劃痕、微裂紋等，且隨著研磨壓力增大，研磨表面平滑面積擴大，機械劃痕變小。

       研究結論

       -01*在單脈沖加工中，高斯光束作用下燒蝕區域形成沸騰區和熔化區，蒸發閾值和熔化閾值分別為 3.779 J/cm2 和 0.860 J/cm2。
       -02*燒蝕區域溫度從激光束中心向邊緣遞減，高溫區以材料直接蒸發為主，低溫區則以熱分解和氧化為主，多脈沖加工時呈現中心到邊緣的微觀結構非均勻分布。
       -03*飛秒激光加工碳化硅陶瓷的去除過程為材料吸收能量后溫升加速原子運動，隨著能量增加，材料等離子體爆炸并噴射，O元素進入材料內部發生化學反應，最終實現材料去除。
       -04*隨著激光能量密度增加和脈沖數增多，微孔直徑和燒蝕深度增大，能量密度達到 9.46 J/cm2、脈沖數為 50 后，微孔直徑趨于穩定。
       部分圖表