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超精密磨削YAG晶体的脆塑转变临界深度预测
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作者 敖萌灿 黄金星 +3 位作者 曾毓贤 吴跃勤 康仁科 高尚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期84-94,共11页
钇铝石榴石(YAG)晶体是制造固体激光器的重要材料,超精密磨削是加工YAG晶体等硬脆材料零件的重要方法,研究硬脆材料加工表面的微观变形、脆塑转变机理对超精密磨削加工具有重要的指导作用。为了实现YAG晶体低损伤磨削加工,获得高质量表... 钇铝石榴石(YAG)晶体是制造固体激光器的重要材料,超精密磨削是加工YAG晶体等硬脆材料零件的重要方法,研究硬脆材料加工表面的微观变形、脆塑转变机理对超精密磨削加工具有重要的指导作用。为了实现YAG晶体低损伤磨削加工,获得高质量表面,基于弹塑性接触理论和压痕断裂力学,通过分析单磨粒划擦作用下材料表面的变形过程,考虑材料的弹性回复、微观下力学性能的尺寸效应,建立了脆塑转变临界深度的预测模型,并计算得到YAG晶体的脆塑转变临界深度为66.7 nm。在此基础上,通过不同粒度砂轮超精密磨削YAG晶体试验对建立的脆塑转变临界深度预测模型进行验证,并计算不同粒度砂轮在相应工艺条件下的磨粒切深。结果表明,磨粒切深高于脆塑转变临界深度时,YAG晶体磨削表面材料以脆性方式被去除,磨削表面损伤严重;磨粒切深低于脆塑转变临界深度时,磨削表面材料以塑性方式被去除,能够获得高质量磨削表面,加工表面粗糙度达到1 nm。建立的脆塑转变临界深度预测模型能够为YAG晶体的低损伤超精密磨削加工提供理论指导。 展开更多
关键词 超精密磨削 YAG晶体 纳米压痕 纳米划痕 脆塑转变
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微晶玻璃低温脆塑转变机理的研究 被引量:6
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作者 周亮 左敦稳 +1 位作者 孙玉利 朱永伟 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1029-1032,1037,共5页
微晶玻璃是一种新型的硬盘基板材料,目前大多采用超精密研磨和抛光进行加工。本文针对微晶玻璃低温抛光加工过程,研究了低温条件下微晶玻璃的脆塑转变机理,采用维氏硬度计研究了微晶玻璃在不同温度下的硬度以及裂纹的产生、扩展及特征,... 微晶玻璃是一种新型的硬盘基板材料,目前大多采用超精密研磨和抛光进行加工。本文针对微晶玻璃低温抛光加工过程,研究了低温条件下微晶玻璃的脆塑转变机理,采用维氏硬度计研究了微晶玻璃在不同温度下的硬度以及裂纹的产生、扩展及特征,分析了温度对微晶玻璃脆塑转变的影响。结果表明:不同温度下,随着载荷的增加,微晶玻璃都经历了从塑性变形到脆性断裂的转变过程;随着温度的降低,微晶玻璃的显微硬度逐渐增加而裂纹长度减小。 展开更多
关键词 微晶玻璃 低温 压痕法 脆塑转变
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氧化锆陶瓷旋转超声加工脆塑转变特性研究 被引量:5
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作者 杨宇辉 陈海彬 +2 位作者 马文举 赵恒 隆志力 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期90-97,共8页
目的揭示旋转超声振动对硬脆材料脆塑转变特性及工艺参数对材料脆塑转变临界切削深度的影响规律。方法以氧化锆陶瓷为研究对象,在硬脆材料压痕断裂试验基础上,从理论上分析了超声振动加工硬脆材料脆塑转变的临界条件,并进行了纵向振动... 目的揭示旋转超声振动对硬脆材料脆塑转变特性及工艺参数对材料脆塑转变临界切削深度的影响规律。方法以氧化锆陶瓷为研究对象,在硬脆材料压痕断裂试验基础上,从理论上分析了超声振动加工硬脆材料脆塑转变的临界条件,并进行了纵向振动及纵扭共振形式的旋转超声振动划痕与普通划痕对比试验。结果在相同试验条件下,超声振动划痕较普通划痕有较高的材料脆塑转变临界切削深度。适当地增大超声能量,纵扭共振比纵向振动具有更大的脆塑转变临界切削深度值;而随着进给速度的增大,纵向振动比纵扭共振具有更大的材料脆塑转变临界切削深度。结论通过不同划痕条件的对比,超声振动能有效提高氧化锆陶瓷的脆塑转变临界切削深度,增大塑性域加工范围,提高材料表面加工质量,验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 氧化锆陶瓷 旋转超声加工 脆塑转变 临界切削深度 性域
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切削速度对单晶锗脆塑转变的影响 被引量:5
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作者 杨晓京 刘浩 +1 位作者 赵彪 刘宁 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期80-84,共5页
采用纳米压痕仪对单晶锗(100)(110)(111)晶面进行了纳米划痕实验,分析不同划痕速度对单晶锗不同晶面脆塑转变临界状态变化规律的影响,采用原子力显微镜对样品表面进行扫描观测。结果表明:划痕速度增加,单晶锗产生塑性去除的区域增大;但... 采用纳米压痕仪对单晶锗(100)(110)(111)晶面进行了纳米划痕实验,分析不同划痕速度对单晶锗不同晶面脆塑转变临界状态变化规律的影响,采用原子力显微镜对样品表面进行扫描观测。结果表明:划痕速度增加,单晶锗产生塑性去除的区域增大;但划痕速度过大,就会降低单晶锗产生塑性去除的区域。预测了在超精密切削加工中切削速度对单晶锗发生脆塑转变时的临界状态的影响规律,为实际超精密切削加工单晶锗零件提供数据支持。 展开更多
关键词 单晶锗 纳米划痕实验 脆塑转变 划痕速度 临界状态
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单晶锗脆塑转变纳米划痕实验研究 被引量:5
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作者 杨晓京 刘浩 +1 位作者 赵彪 余证 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2019年第6期12-16,共5页
为控制单晶锗脆塑转变临界状态,基于公式对单晶锗脆塑转变时的临界载荷进行了预测,采用纳米压痕仪对单晶锗(110)晶面进行了变载荷纳米划痕实验和恒定载荷纳米划痕实验,分析得到单晶锗(110)晶面发生脆塑转变时的临界状态,并借助原子力显... 为控制单晶锗脆塑转变临界状态,基于公式对单晶锗脆塑转变时的临界载荷进行了预测,采用纳米压痕仪对单晶锗(110)晶面进行了变载荷纳米划痕实验和恒定载荷纳米划痕实验,分析得到单晶锗(110)晶面发生脆塑转变时的临界状态,并借助原子力显微镜(AFM)对实验表面进行扫描表征。结果表明,单晶锗(110)晶面在变载荷纳米划痕实验下发生脆塑转变的临界载荷和临界深度分别为41.4mN、623nm;单晶锗(110)晶面在恒定载荷纳米划痕实验下发生脆塑转变的临界载荷和临界深度分别为30~50mN、500~900nm,验证了变载荷纳米划痕实验结果的正确性。根据变载荷纳米划痕实验结果修正了单晶锗(110)晶面在固定实验参数下发生脆塑转变临界深度理论计算公式,为分析单晶锗微纳米尺度塑性域切削提供数据支持。 展开更多
关键词 单晶锗 脆塑转变 临界深度 临界载荷 变载荷纳米划痕实验 恒定载荷纳米划痕实验
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超精密切削中单晶脆性材料脆塑转变过程 被引量:1
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作者 王明海 王维 高蕾 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期366-370,共5页
借助断裂力学和位错力学的结合,提出了一种通过建立宏观力学和微观力学之间的联系模拟脆性材料脆塑转变过程的方法.该方法在同时考虑单晶材料力学性能和晶体几何结构的基础上,模拟了单晶材料在承受压剪复合应力的条件下,其内部裂纹和位... 借助断裂力学和位错力学的结合,提出了一种通过建立宏观力学和微观力学之间的联系模拟脆性材料脆塑转变过程的方法.该方法在同时考虑单晶材料力学性能和晶体几何结构的基础上,模拟了单晶材料在承受压剪复合应力的条件下,其内部裂纹和位错之间的相互作用机制,阐明了单晶材料在超精密切削加工中的脆塑转变过程;同时在考虑刀具对单晶材料的压剪复合作用的条件下,首次定量给出了实现单晶材料超精密切削加工的最佳刀具前角的方法,并分析了刀具刃口半径对单晶材料脆塑转变过程的影响;最后通过实验对研究结果进行了验证. 展开更多
关键词 单晶材料 脆塑转变 裂纹 位错 刀具形状
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脆性材料的脆塑转变超精密车削模型 被引量:4
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作者 赵奕 董申 +1 位作者 李兆光 王洪祥 《微细加工技术》 EI 1998年第4期70-76,共7页
对脆性材料单晶硅做了印压和刻划实验,用金属光学显微镜和SEM对脆性材料表面在不同载荷下产生的脆性裂纹形态进行了研究。根据所产生的裂纹形式得到了脆性材料超精密车削时的的脆塑转变车削模型。并用脆性破坏和塑性变形的能量理论... 对脆性材料单晶硅做了印压和刻划实验,用金属光学显微镜和SEM对脆性材料表面在不同载荷下产生的脆性裂纹形态进行了研究。根据所产生的裂纹形式得到了脆性材料超精密车削时的的脆塑转变车削模型。并用脆性破坏和塑性变形的能量理论对脆性材料超精密车削中产生脆塑转变的原因给出了合理的解释。 展开更多
关键词 性材料 超精密车削 脆塑转变 性裂纹 单晶硅
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单晶锗同晶面不同取向对脆塑转变影响的实验研究 被引量:3
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作者 马一鸣 李珊 +1 位作者 杨晓京 李金乐 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期364-369,共6页
单晶锗为各向异性材料,为考察同一晶面不同取向对单晶锗材料脆塑转变的影响,本文以(110)晶面单晶锗片为实验样品,进行了微纳米力学仪器化压入和划入的测量实验及分析,并利用超高分辨热场发射扫描电子显微镜,对实验后的样品表面微观形貌... 单晶锗为各向异性材料,为考察同一晶面不同取向对单晶锗材料脆塑转变的影响,本文以(110)晶面单晶锗片为实验样品,进行了微纳米力学仪器化压入和划入的测量实验及分析,并利用超高分辨热场发射扫描电子显微镜,对实验后的样品表面微观形貌进行了观察。结果表明,单晶锗材料的同一晶面上的不同取向产生裂纹及裂纹的扩展能力不同。在同一晶面上的不同取向进行刻划后的表面质量及脆塑转变效果也不同。以单晶锗片倒角边缘<111>晶向向右为0°正方向,实验涉及165°、45°以及-75°三个取向,在165°方向上最容易产生裂纹且最容易扩展,沿该方向刻划过程脆塑转变临界载荷和临界深度最大;在-75°方向上最不易产生裂纹及扩展,沿该方向刻划过程脆塑转变临界载荷和临界深度也最小。 展开更多
关键词 单晶锗 压痕实验 划痕实验 脆塑转变
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KDP晶体脆塑转变切削过程有限元仿真与实验研究 被引量:1
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作者 曹巧双 余德平 +2 位作者 徐继业 张敏 黄玮海 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1512-1516,1534,共6页
利用ABAQUS软件建立KDP晶体超精密切削三维模型,并基于内聚力模型来模拟KDP晶体脆性域切削过程中裂纹的成核与扩展,对KDP晶体脆塑转变过程做出合理解释,得到其临界切削厚度。结果表明,超精密切削过程中KDP晶体材料的去除分为弹性变形、... 利用ABAQUS软件建立KDP晶体超精密切削三维模型,并基于内聚力模型来模拟KDP晶体脆性域切削过程中裂纹的成核与扩展,对KDP晶体脆塑转变过程做出合理解释,得到其临界切削厚度。结果表明,超精密切削过程中KDP晶体材料的去除分为弹性变形、塑性去除和脆性断裂三个阶段,其脆塑转变临界切削厚度为140 nm左右。最后利用超精密机床对KDP晶体进行切削实验,实验观测得到的临界切削厚度与仿真结果值的相对误差不超过10%,验证了仿真方法的有效性及仿真模型的准确性。 展开更多
关键词 KDP晶体 内聚力模型 脆塑转变 临界切削厚度 裂纹扩展
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单晶硅磨削表面脆塑转变表征方法 被引量:1
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作者 葛琦 周平 +1 位作者 赵林杰 王紫光 《机电工程技术》 2019年第10期69-73,共5页
为了对单晶硅磨削表面脆塑转变特征进行有效的表征,研究了单晶硅脆塑性磨削模式下的表面形貌。首先,基于工件旋转法磨削原理,对单晶硅进行了磨削试验。然后,利用三维形貌轮廓仪和扫描电子显微镜对不同磨削速度下的单晶硅表面形貌进行了... 为了对单晶硅磨削表面脆塑转变特征进行有效的表征,研究了单晶硅脆塑性磨削模式下的表面形貌。首先,基于工件旋转法磨削原理,对单晶硅进行了磨削试验。然后,利用三维形貌轮廓仪和扫描电子显微镜对不同磨削速度下的单晶硅表面形貌进行了测量和分析。最后,利用表面脆性破碎面积百分比Sbf、表面破碎率Sc、分形维数DL、表面纹理纵横比Str等参数对单晶硅磨削表面脆塑转变特征进行了研究。通过不同表征方法的对比分析,得出了基于参数Str的单晶硅磨削表面脆塑转变特征的有效表征方法。 展开更多
关键词 单晶硅 工件旋转磨削 脆塑转变 表面粗糙度
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基于纳米压痕疲劳实验的微晶玻璃脆塑转变研究 被引量:5
11
作者 王景贺 李顺增 +3 位作者 宋晓莉 宋玮 王洪祥 李淑萍 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期243-248,共6页
微晶玻璃是制造大型空间望远镜、激光陀螺仪的重要材料,但微晶玻璃在超精密加工的过程中,工件内部会产生亚表层损伤,制约了微晶玻璃的光学性能。利用压痕法研究微晶玻璃产生裂纹脆塑转变临界条件,并在此基础上利用循环纳米压痕实验,研... 微晶玻璃是制造大型空间望远镜、激光陀螺仪的重要材料,但微晶玻璃在超精密加工的过程中,工件内部会产生亚表层损伤,制约了微晶玻璃的光学性能。利用压痕法研究微晶玻璃产生裂纹脆塑转变临界条件,并在此基础上利用循环纳米压痕实验,研究了加工疲劳对材料脆塑转变的影响规律,以及疲劳状态下微晶玻璃临界压力的变化规律和疲劳因素对临界磨削深度的影响。研究结果表明,磨削循环过程使工件表面产生累积的机械损伤,致使微晶玻璃材料断裂韧性减小,导致塑性域降低;微晶玻璃材料表面产生裂纹的临界压力载荷与循环次数有关,循环次数越多,临界压力载荷越小。在此理论基础上确定了脆塑转变临界磨削条件。研究结果为改善光学元件的表面质量提供了一定的参考。 展开更多
关键词 光学设计 微晶玻璃 脆塑转变 疲劳失效 断裂韧性
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单晶硅脆塑转变临界厚度的原位实验 被引量:2
12
作者 刘冰 徐宗伟 +1 位作者 李蕊 何忠杜 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期343-349,共7页
为提高单晶硅纳米切削表面质量的同时,不影响加工效率,以扫描电子显微镜高分辨在线观测技术为手段,在真空环境下开展了单晶硅原位纳米切削实验研究.首先,利用聚焦离子束对单晶硅材料进行样品制备,并对金刚石刀具进行纳米级刃口的可控修... 为提高单晶硅纳米切削表面质量的同时,不影响加工效率,以扫描电子显微镜高分辨在线观测技术为手段,在真空环境下开展了单晶硅原位纳米切削实验研究.首先,利用聚焦离子束对单晶硅材料进行样品制备,并对金刚石刀具进行纳米级刃口的可控修锐.然后,利用扫描电子显微镜实时观察裂纹的萌生与扩展,分析了单晶硅纳米切削脆性去除行为.最后,分别采用刃口半径为40、50和60 nm的金刚石刀具研究了晶体取向和刃口半径对单晶硅脆塑转变临界厚度的影响.实验结果表明:在所研究的晶体取向范围内,在(111)晶面上沿[111]晶向进行切削时,单晶硅最容易以塑性模式被去除,脆塑转变临界厚度约为80 nm.此外,刀具刃口半径越小,单晶硅在纳米切削过程中越容易发生脆性断裂,当刀具刃口半径为40 nm时,脆塑转变临界厚度约为40 nm.然而刀具刃口半径减小的同时,已加工表面质量有所提高,即刀具越锋利越容易获得表面质量高的塑性表面. 展开更多
关键词 单晶硅 脆塑转变 在线观测 晶体取向 刃口半径
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基于纳米划痕的单晶锗脆塑转变实验研究 被引量:4
13
作者 杨晓京 赵彪 罗良 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期3228-3232,共5页
为了考察单晶锗的脆塑转变,利用纳米压痕仪分别对单晶锗(100)、(110)和(111)晶面进行纳米划痕实验,并利用原子力显微镜和扫描电子显微镜对划痕形貌进行观察。通过对划痕深度-距离曲线及划痕形貌进行分析,获取各晶面脆塑转变临界载荷和... 为了考察单晶锗的脆塑转变,利用纳米压痕仪分别对单晶锗(100)、(110)和(111)晶面进行纳米划痕实验,并利用原子力显微镜和扫描电子显微镜对划痕形貌进行观察。通过对划痕深度-距离曲线及划痕形貌进行分析,获取各晶面脆塑转变临界载荷和临界深度。结果表明,单晶锗具有强烈的各向异性,(100)、(110)和(111)晶面脆塑转变临界载荷分别为37.6、30.5和32.4mN,临界深度分别为594.7、512.5和536.6nm。(100)晶面因其具有最小硬度、最深脆塑转变深度,在划痕过程中塑性去除最多,脆塑转变最晚,而且随着划痕速度的增加,脆塑转变临界深度和临界载荷也相应增加。最后恒定载荷划痕实验验证了脆塑转变临界载荷和临界深度的正确性。 展开更多
关键词 单晶锗 各向异性 划痕实验 脆塑转变 临界深度
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单晶硅超精密车削加工脆塑转变机理及临界切削厚度的研究 被引量:2
14
作者 王明海 卢泽生 《航空精密制造技术》 2006年第6期1-4,22,共5页
通过分析单晶硅的纳米印压试验结果以及显微压痕透射电镜观察结果,并结合尺度效应理论,提出了一种新的单晶硅超精密切削脆塑转变机理,建立了宏微结合的单晶硅超精密切削模型。首次基于理论分析的方法给出了较为精确的单晶硅脆塑转变的... 通过分析单晶硅的纳米印压试验结果以及显微压痕透射电镜观察结果,并结合尺度效应理论,提出了一种新的单晶硅超精密切削脆塑转变机理,建立了宏微结合的单晶硅超精密切削模型。首次基于理论分析的方法给出了较为精确的单晶硅脆塑转变的临界切削厚度,并通过试验对研究结果给予验证。 展开更多
关键词 单晶硅 脆塑转变 超精密车削 临界切屑厚度 切削模型
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Ni-P化学镀层在动态加载条件下的塑脆转变 被引量:4
15
作者 黄林国 李曙 李诗卓 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期22-24,共3页
 利用单摆划痕法的动态加载特性,研究了Ni P化学镀层本身的塑脆转变。镀层的塑脆转变除可采用Lamy建议的塑脆转变深度D′判据外,还提出用新定义的临界法向力Fnc来表征。根据划痕深度d和法向力Fnc的大小,可把镀层在划痕过程中的力学行...  利用单摆划痕法的动态加载特性,研究了Ni P化学镀层本身的塑脆转变。镀层的塑脆转变除可采用Lamy建议的塑脆转变深度D′判据外,还提出用新定义的临界法向力Fnc来表征。根据划痕深度d和法向力Fnc的大小,可把镀层在划痕过程中的力学行为分为塑性变形、塑脆转变和脆性断裂三个阶段。分析讨论了磷含量和热处理温度对塑脆转变的影响。 展开更多
关键词 Ni—P化学镀层 转变 动态加载
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脆性材料超精密磨削时脆转变临界条件的研究 被引量:32
16
作者 陈明君 董申 +1 位作者 李旦 张飞虎 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2000年第2期64-67,共4页
以脆性材料的压痕实验为基础,从理论上分析了脆性材料磨削时脆塑转变的临界条件,并利用超精密磨床进行脆性材料的磨削实验。实验结果表明,只有当脆性材料的磨削深度小于其临界磨深时,才能实现脆性材料的塑性域磨削,以获得超光滑的加工... 以脆性材料的压痕实验为基础,从理论上分析了脆性材料磨削时脆塑转变的临界条件,并利用超精密磨床进行脆性材料的磨削实验。实验结果表明,只有当脆性材料的磨削深度小于其临界磨深时,才能实现脆性材料的塑性域磨削,以获得超光滑的加工表面。 展开更多
关键词 性材料 超精密磨削 脆塑转变 非金属材料
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用单摆划痕法研究Ni-P化学镀层的塑脆转变 被引量:1
17
作者 黄林国 杜好阳 《吉林电力》 2001年第6期1-4,共4页
利用单摆划痕法的动态加载特性 ,研究了 Ni- P化学镀层本身的塑脆转变。镀层的塑脆转变除可采用L am y建议的塑脆转变深度 D′判据外 ,还提出用新定义的临界法向力 Fnc来表征。根据划痕深度 d和法向力 Fn的大小 ,可把镀层在划痕过程中... 利用单摆划痕法的动态加载特性 ,研究了 Ni- P化学镀层本身的塑脆转变。镀层的塑脆转变除可采用L am y建议的塑脆转变深度 D′判据外 ,还提出用新定义的临界法向力 Fnc来表征。根据划痕深度 d和法向力 Fn的大小 ,可把镀层在划痕过程中的力学行为分为塑性变形、塑脆转变和脆性断裂 3个阶段 。 展开更多
关键词 单摆划痕法 化学镀层 转变 镍-磷合金 热处理工艺 金属材料
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在塑脆性转变温度下钼薄板的断裂韧性
18
作者 李应泉 《稀有金属快报》 CSCD 1998年第8期7-8,共2页
关键词 钼薄板 断裂韧性 转变温度
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固溶钛对粉末冶金钼合金塑—脆转变特性的影响
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作者 张小明 《稀有金属快报》 CSCD 1995年第10期12-13,共2页
关键词 固溶钛 粉末冶金 钼合金 -转变特性
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微细超声波加工脆塑模式判别标准的讨论
20
作者 宋家雯 汪涛 +2 位作者 余祖元 李剑中 夏恒 《电加工与模具》 2014年第2期51-54,共4页
已有文献表明,通过适当调整加工参数,可对单晶硅<100>面进行微细超声波塑性加工,大大提高加工材料的表面质量。但传统判别脆塑性去除模式的方法主要是基于主观观测,并没有一个客观评价标准。通过研究发现,表面粗糙度Rpk可作为判... 已有文献表明,通过适当调整加工参数,可对单晶硅<100>面进行微细超声波塑性加工,大大提高加工材料的表面质量。但传统判别脆塑性去除模式的方法主要是基于主观观测,并没有一个客观评价标准。通过研究发现,表面粗糙度Rpk可作为判别微细超声波加工单晶硅<100>面材料去除模式的客观评判标准,并通过实验得到了验证。 展开更多
关键词 微细超声波加工 脆塑转变 表面粗糙度
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