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       文章基本信息

       引用本文：孙国栋, 李维翠, 胡晋昭, 李树强, 黄树涛. 研磨压力对聚晶金刚石表面质量的影响[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 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）陶瓷作为典型的硬脆材料，凭借其高温机械强度、热稳定性、高导热性、抗氧化性、耐化学腐蚀性和耐磨损性，广泛应用于汽车、石化、电子、光学和航空航天等领域。然而，加工碳化硅陶瓷的过程中常面临效率低、工具磨损严重、表面质量差等问题。超快激光因其高峰值功率和低热影响区的特点，成为解决这些问题、实现碳化硅陶瓷精密加工的理想技术。研究表明，随着激光能量的增加，碳化硅陶瓷的材料去除机制从弱烧蚀转变为强烧蚀，主要表现为热汽化和爆炸效应。同时，累加效应、光化学作用以及激光能量密度对材料去除特性的影响也得到了广泛关注。尽管现有研究对碳化硅陶瓷的激光烧蚀特性进行了较多探讨，但在烧蚀区域成分分布和去除机制方面的研究仍显不足。本研究采用飞秒激光在不同能量密度和脉冲条件下对碳化硅陶瓷进行加工，分析其表面形貌演变及加工特性，揭示其物理化学去除机制，为碳化硅陶瓷的高精度无损加工提供理论支持。
       研究摘要

       研究摘要ABSTRACT使用金刚石平磨盘对聚晶金刚石（polycrystalline diamond，PCD）复合片的金刚石层进行高速研磨实验，研究研磨压力对PCD研磨去除率、表面粗糙度和表面形貌的影响。结果表明：当研磨压力为0.10 ~ 0.18 MPa时，随着研磨压力的增大，PCD的研磨去除率增大，表面粗糙度减小。PCD研磨表面缺陷主要包括沿晶破碎、微小凹坑、机械划痕、微裂纹等，且随着研磨压力增大，研磨表面平滑面积扩大，机械划痕变小。

       研究结论

       -01*在单脉冲加工中，高斯光束作用下烧蚀区域形成沸腾区和熔化区，蒸发阈值和熔化阈值分别为 3.779 J/cm² 和 0.860 J/cm²。
       -02*烧蚀区域温度从激光束中心向边缘递减，高温区以材料直接蒸发为主，低温区则以热分解和氧化为主，多脉冲加工时呈现中心到边缘的微观结构非均匀分布。
       -03*飞秒激光加工碳化硅陶瓷的去除过程为材料吸收能量后温升加速原子运动，随着能量增加，材料等离子体爆炸并喷射，O元素进入材料内部发生化学反应，最终实现材料去除。
       -04*随着激光能量密度增加和脉冲数增多，微孔直径和烧蚀深度增大，能量密度达到 9.46 J/cm²、脉冲数为 50 后，微孔直径趋于稳定。
       部分图表