微小零件化学机械—机械化学协同微细磨削及微磨具关键技术

基本信息
批准号:51875192
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:李伟
学科分类:
依托单位:湖南大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周志雄,任莹晖,杨军,陈启迪,罗源嫱,李志鹏,李陈方,韩旭,刘辉
关键词:
化学机械磨削复合磨料复合磨削机械化学磨削微结构
结项摘要

The demand for meso/micro complex parts of silicon materials with high service performance is increasingly urgent. The micro-grinding technology has large advantage in manufacturing these parts. However, due to the inherent hard and brittle characteristics of silicon materials and low performances of machine tools and grinding tools, there are several difficult problems which include large damage of machined edge, poor surface quality, severely abrasive wear and fall-off of micro-grinding tool, and low machining efficiency. For this, a micro-grinding method assisted by chemo-mechanical and mechano-chemical effects is innovatively proposed in this project. The chemo-mechanical effect is first used to modify and soften the material, which enlarges critical condition of brittle/ductile removal change and grinding efficiency. Then the mechano-chemical effect is used to remove the residual modified layer and micro-nano scale damages of edge and surface. And the machining is completed in one step with micro-grinding head bonded with combined abrasives of diamonds and oxides. The specialized chemical solutions for material modification will be studied and prepared, and the control conditions for high effective machining under the chemo-mechanical effect will be revealed. The micro-grinding heads bonded with combined abrasives will be developed and the control conditions for ultra-precision machining under the mechano-chemical effect will be revealed. Based on that, the optimized micro-grinding process assisted by chemo-mechanical and mechano-chemical effects will be built. A machining test-bed, applying the outcomes of this project, will be established to realize high efficient and ultra-precision manufacturing of meso/micro complex parts of silicon materials. The research achievements can lay theoretical foundation for the development of micro-grinding technology and improvement of manufacturing level of meso/micro parts, and thus this project has significant academic value and application prospect.

高使役性能硅基介观微小零件的潜在需求日益迫切。微细磨削技术在加工该类零件方面具有较大优势,但受制于材料硬脆特性和机床、磨具性能,存在加工边刃损伤大、表面质量差、微磨头磨粒磨损脱落严重及加工效率低等难点问题。为此,本项目创新性地提出化学机械—机械化学协同微细磨削加工方法,先引入化学机械作用改性软化材料,增大脆/延去除转变临界条件及磨削效率;再引入机械化学作用去除残留改性层及微纳尺度边刃表面损伤;并通过金刚石与氧化物复合磨料微磨头协同“一步”完成。研究制备专用化学改性液,揭示化学机械作用机制下高效率加工控制条件;研制复合磨料微磨头,揭示机械化学作用机制下超精密加工控制条件;建立化学机械—机械化学协同微细磨削优化工艺,构建应用项目成果的加工试验台,实现硅基材料微小零件的高效率超精密加工。研究成果可为微细磨削技术的发展和微小零件制造水平的提升奠定理论基础,具有重要的学术研究价值和应用前景。

项目摘要

高使役性能的硅基材料微小复杂结构零件的潜在需求日益迫切,微细磨削技术在加工该类零件方面具有较大优势,但还存在加工边刃损伤大、表面质量差、微磨头磨损脱落严重及加工效率低等难题。为此,本项目提出化学机械机械化学多能场复合的微细磨削加工方法与复合磨料微磨头磨具。研究了单晶硅、碳化硅、熔石英等硅基材料微细磨削损伤成因及特征,提出一种新型的边刃损伤评价模型,为评价微细磨削质量提供一种可供参考的指标;基于相变-位错理论,揭示了微细磨削中材料依次发生表层相变-相变范围增大-停滞区出现-位错成核-位错堆积-裂纹成核-裂纹随机出现的去除机理,明确了微结构边刃裂纹萌生机制;研究了化学改性液成分配比,制备出专用碱性化学改性液;建立了改性层-基体复合层磨粒作用的力学模型,揭示了改性液的改性软化及磨粒去除作用机制;建立了分层复合磨料微磨具的制备技术,研制出氧化铈与金刚石磨料分层复合磨料微磨头;构建了应用项目成果的加工试验台,建立了化学机械机械化学多能场复合的微细磨削新工艺技术,试验结果表明加工表面粗糙度可达Ra38nm,为微小复杂零件超精密高效率低成本加工提供了重要理论与技术支撑。项目成果对于提升微小零件的加工制造水平和促进高精尖装备的小型化有着重要的科学意义和实用价值。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
4

圆柏大痣小蜂雌成虫触角、下颚须及产卵器感器超微结构观察

圆柏大痣小蜂雌成虫触角、下颚须及产卵器感器超微结构观察

DOI:10.3969/j.issn.1674-0858.2020.04.30
发表时间:2020
5

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

DOI:10.19336/j.cnki.trtb.2020112601
发表时间:2021

李伟的其他基金

批准号:61171128
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30672115
批准年份:2006
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:31071612
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:11104341
批准年份:2011
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81673812
批准年份:2016
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:31670012
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:71774119
批准年份:2017
资助金额:49.00
项目类别:面上项目
批准号:50275135
批准年份:2002
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:21376123
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51501129
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21875061
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:31460158
批准年份:2014
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31500467
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81702066
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41902176
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50735004
批准年份:2007
资助金额:160.00
项目类别:重点项目
批准号:81902703
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81701535
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51573135
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81072542
批准年份:2010
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:50905187
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21473087
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51502127
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20701030
批准年份:2007
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20976157
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:81602796
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51402361
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81402280
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31371516
批准年份:2013
资助金额:76.00
项目类别:面上项目
批准号:81672185
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:20476095
批准年份:2004
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:31600317
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71901181
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61302153
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81701476
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21603036
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31570663
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:61671156
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:31760576
批准年份:2017
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:69585004
批准年份:1995
资助金额:7.00
项目类别:专项基金项目
批准号:31770713
批准年份:2017
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:50901064
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51275448
批准年份:2012
资助金额:95.00
项目类别:面上项目
批准号:81071565
批准年份:2010
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:31871771
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51471110
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81660188
批准年份:2016
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31360588
批准年份:2013
资助金额:45.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51471145
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:11474346
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:41905078
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81470574
批准年份:2014
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:81702889
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81341109
批准年份:2013
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:31671528
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31201331
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31571818
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:50475103
批准年份:2004
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:51505140
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11247293
批准年份:2012
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
批准号:21007086
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31271248
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:50675207
批准年份:2006
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:21476203
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:41473084
批准年份:2014
资助金额:88.00
项目类别:面上项目
批准号:81472551
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61302164
批准年份:2013
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31201422
批准年份:2012
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:69504011
批准年份:1995
资助金额:11.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51775487
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81760456
批准年份:2017
资助金额:36.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:20676120
批准年份:2006
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:31670368
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:81271918
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:30800395
批准年份:2008
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11902134
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81201390
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61475180
批准年份:2014
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:51204060
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11204340
批准年份:2012
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51306176
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31071320
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:71373181
批准年份:2013
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:31371489
批准年份:2013
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:60402008
批准年份:2004
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30870970
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:81101867
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51305027
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11101293
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50775207
批准年份:2007
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:11304318
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81873587
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:61108002
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61075085
批准年份:2010
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:30901146
批准年份:2009
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41906072
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31200910
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60903161
批准年份:2009
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81301382
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41240021
批准年份:2012
资助金额:20.00
项目类别:专项基金项目
批准号:60873255
批准年份:2008
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:81671959
批准年份:2016
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:30471011
批准年份:2004
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:51661007
批准年份:2016
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51706227
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11302157
批准年份:2013
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20003006
批准年份:2000
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61404175
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31700401
批准年份:2017
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81001152
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39300021
批准年份:1993
资助金额:5.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51475455
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81402374
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39970065
批准年份:1999
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:81460387
批准年份:2014
资助金额:47.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11005075
批准年份:2010
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21103086
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31370657
批准年份:2013
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:61473207
批准年份:2014
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:21276233
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61501318
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30901158
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30900811
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51101101
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51679111
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:61377069
批准年份:2013
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:21806098
批准年份:2018
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41601586
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51905193
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81874248
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:50075081
批准年份:2000
资助金额:21.00
项目类别:面上项目
批准号:21571072
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51409127
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10805016
批准年份:2008
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11301519
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10475048
批准年份:2004
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:61403097
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401548
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81472296
批准年份:2014
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:71903196
批准年份:2019
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20276068
批准年份:2002
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:81401029
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30700298
批准年份:2007
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81900942
批准年份:2019
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61571033
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:21073098
批准年份:2010
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
批准号:21776247
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:31872840
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:21873046
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:51408045
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60573102
批准年份:2005
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:51203113
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31760175
批准年份:2017
资助金额:36.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31400267
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71764035
批准年份:2017
资助金额:28.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11504014
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30900928
批准年份:2009
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31100010
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41876054
批准年份:2018
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:51308437
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51608543
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81701676
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41202118
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51574276
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:11874414
批准年份:2018
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81170749
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:81870922
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:81473510
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:61004071
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11902310
批准年份:2019
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81602469
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51874295
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61501480
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51201105
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30570291
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:51775043
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:31671198
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:81903057
批准年份:2019
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41061012
批准年份:2010
资助金额:26.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61201014
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31170340
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21878162
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:31000437
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39000105
批准年份:1990
资助金额:2.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31872615
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

硬脆材料微小零件化学机械微细磨削机理及关键技术研究

批准号:51675170
批准年份:2016
负责人:任莹晖
学科分类:E0509
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
2

微型机械零件的微细电火花加工方法

批准号:59275216
批准年份:1992
负责人:赵万生
学科分类:E0508
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
3

机械零件表面的微精处理

批准号:58670093
批准年份:1986
负责人:林子光
学科分类:E05
资助金额:5.00
项目类别:面上项目
4

化学-机械交互作用下微化工机械系统扩散连接的失效机理研究

批准号:50805072
批准年份:2008
负责人:李淑欣
学科分类:E0504
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目