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电镀金刚石线对钕铁硼磁性材料切割机理的研究

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电镀金刚石线对钕铁硼磁性材料切割机理的研究

作者：倪进华青岛科技大学

学位级别：硕士

钕铁硼磁性材料的综合磁性能表现出色,在能源、医疗、家用电器等领域被广泛应用。随着国家对新能源、节能环保、可持续发展的倡导,钕铁硼磁性材料更是在电动汽车、电子通讯等领域大放异彩。每年钕铁硼材料需求量的增长率约为10%～15%,... 详细信息

钕铁硼磁性材料的综合磁性能表现出色,在能源、医疗、家用电器等领域被广泛应用。随着国家对新能源、节能环保、可持续发展的倡导,钕铁硼磁性材料更是在电动汽车、电子通讯等领域大放异彩。每年钕铁硼材料需求量的增长率约为10%～15%,钕铁硼材料需求的增加促进了钕铁硼材料切割加工工艺的发展。本论文建立了电镀金刚石线的数学模型并观察了钕铁硼材料的断口形貌。以钕铁硼磁性材料脆塑性转变的临界压入深度为理论指导,设计了在不同切割参数下,0.33mm电镀金刚石线对钕铁硼磁性材料的切割实验。通过扫描电子显微镜观察钕铁硼磁性材料的切面形貌以及切屑形态,探究钕铁硼磁性材料电镀金刚石线切割的去除机理。通过扫描电子显微镜观察钕铁硼切片的表面形貌,总结不同切割参数对切割表面质量的影响规律。使用粗糙度仪测量钕铁硼切片表面的粗糙度,研究了不同切割参数下钕铁硼表面粗糙度的变化规律。对线切割机在钕铁硼切割时的扭矩及转速数据进行采集,研究了不同实验参数下切割扭矩的变化情况。通过对不同参数下切割力的进行计算,拟合出本实验条件下电镀金刚石线切割钕铁硼材料切割力的计算公式。利用ABAQUS有限元仿真软件,对电镀金刚石线切割钕铁硼材料的切割过程进行仿真。探究不同参数下切割区的应力及温度变化情况。通过观察电镀金刚石线在使用过程中的形貌变化,总结电镀金刚石线镀层与金刚石磨粒的失效过程与失效形式表现。通过ABAQUS对切割时金刚石颗粒及周围镀镍层的应力应变情况进行仿真,解释电镀金刚石线上金刚石颗粒及镀镍层在实际工作下的失效过程。

关键词：电镀金刚石线切割机理钕铁硼有限元

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电镀金刚石线对硅晶体切割机理的研究

电镀金刚石线对硅晶体切割机理的研究

作者：李军青岛科技大学

学位级别：硕士

近些年随着人们对新能源的重视,使光伏产业得到了蓬勃发展。在光伏产业链中,硅晶体的切割加工技术是其中一道尤为重要的工序,因为硅晶体表面切割质量的好坏会直接影响到后续的生产成本。研究电镀金刚石线对硅晶体的切割机理以及切割过... 详细信息

近些年随着人们对新能源的重视,使光伏产业得到了蓬勃发展。在光伏产业链中,硅晶体的切割加工技术是其中一道尤为重要的工序,因为硅晶体表面切割质量的好坏会直接影响到后续的生产成本。研究电镀金刚石线对硅晶体的切割机理以及切割过程中影响硅晶体加工质量的因素,可以对切割过程中保证和提高表面的切割质量提供理论依据。本文考虑了电镀金刚石线上不同位置金刚石颗粒的去除机理,对不同参数下的电镀金刚石线分别进行了临界压入深度计算与脆塑性临界角度计算,通过对不同参数下临界压入深度与脆塑性临界角度的变化,分析出不同位置上金刚石颗粒的去除方式。然后,借助扫描电镜对切割后的硅试样加工表面以及切屑进行形貌观察,分析硅晶体的去除方式,并研究了不同切割参数对硅材料去除机理的影响。借助扫描电镜、拉曼光谱、XRD衍射与3D扫描对硅晶体试样的切割表面与亚表面进行了损伤研究,结果发现:试样的切割表面存在大量的微裂纹,并且微裂纹会随着进给速度的增大出现变多、变宽的趋势,而且在表面还检测出了非晶态硅;表面粗糙度会随着进给速度的增大而增大,随着线速度的减小而减小;采用角度镶嵌、抛光的方法,检测到了硅的亚表面同样也产生了非晶态硅。本文对锯切力的影响因素进行了研究,包括线速度、进给速度以及线径三种因素。对三种不同线径的电镀金刚石线分别进行不同切割参数的切割实验,然后对实验过程中采集到的扭矩等数据进行分析计算得到锯切力实验公式。借助电子扫描显微镜对电镀金刚石线的失效形式进行了研究。电镀金刚石线的失效可以分为以下两种:1、金刚石颗粒的磨损、破碎与脱落;2、电镀层的磨损、脱落。

关键词：电镀金刚石线切割机理硅晶体切割力

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浅析电镀金刚石线在切割硅材料中的应用

超硬材料工程 2017年第4期29卷 48-50页

作者：曹艳芬宋庆军闫凯济宁半导体及显示产品质量监督检验中心山东济宁272000

电镀金刚石线在硅材料切割中应用广泛,但国内技术工艺尚不成熟。文章就电镀金刚石线锯的工艺技术、结构,切割后硅片的处理等方面进行了综述,分析了国内电镀金刚石线锯切割的应用现状和发展前景。

关键词：电镀金刚石线切割硅材料应用现状

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电镀金刚石线切割单晶硅表面损伤研究

超硬材料工程 2017年第6期29卷 16-21页

作者：陈超彭少波陈家荣秦建新肖乐银谢德龙潘晓毅林峰广西超硬材料重点实验室中国有色桂林矿产地质研究院有限公司国家特种矿物材料工程技术研究中心广西桂林541004

首次采用超高速电镀金刚石线切割单晶硅。通过表面分析、拉曼光谱等技术手段研究了金刚石粒度、切割线速度、切割刀数对被切割工件表面粗糙度、表面损伤深度及损伤程度的影响。发现,采用较完整晶形的金刚石,切割刀数越多,被加工工件表... 详细信息

首次采用超高速电镀金刚石线切割单晶硅。通过表面分析、拉曼光谱等技术手段研究了金刚石粒度、切割线速度、切割刀数对被切割工件表面粗糙度、表面损伤深度及损伤程度的影响。发现,采用较完整晶形的金刚石,切割刀数越多,被加工工件表面凹坑深度和线痕减少越明显,进而,表面粗糙度获得提高。当随着粒度的减小,表面断裂方式发生了变化,从脆性断裂转变成塑性断裂。切割表面光滑区域以无定形硅为主,线痕明显区域检测到无定形及亚稳态硅,在凹坑内部属于晶态硅。另外,无定形和多晶硅主要取决于线的速度,线的速度越高,无定形和多晶硅越少。

关键词：电镀金刚石线粗糙度线痕单晶硅

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电镀金刚石线切割YAG晶体的失效机理研究

超硬材料工程 2015年第5期27卷 13-17页

作者：彭少波陈超中国有色桂林矿产地质研究院有限公司广西超硬材料重点实验室国家特种矿物材料工程技术研究中心广西桂林541004

采用高强度钢丝作为基体,表层电镀镍,同时固结金刚石磨粒,制备出长度为4m,直径为0.7mm的环形金刚石线,装夹在自制的金刚石线锯切割机上,对YAG晶体进行不同参数下的切割实验,观察电镀金刚石线的受力情况,断裂口的形貌,分析电镀金刚石线... 详细信息

采用高强度钢丝作为基体,表层电镀镍,同时固结金刚石磨粒,制备出长度为4m,直径为0.7mm的环形金刚石线,装夹在自制的金刚石线锯切割机上,对YAG晶体进行不同参数下的切割实验,观察电镀金刚石线的受力情况,断裂口的形貌,分析电镀金刚石线切割过程中的断裂行为以及断裂机理。研究结果表明,电镀金刚石线的断裂分为两种:一种是非正常拉断;另外一种是金刚石线的镀层脱皮以致基体被磨断。

关键词：电镀金刚石线 YAG 晶体切割断裂模式

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金刚石表面真空镀镍的工艺探讨

表面技术 2019年第3期48卷 234-239页

作者：万容兵何健霞赵涛浙江瑞翌新材料科技股份有限公司浙江嘉兴314000 浙江瑞度新材料科技有限公司浙江嘉兴314007

目的探讨金刚石表面真空镀镍的影响因素及其在电镀金刚石线上应用的可行性。方法采用不同的镍源及EDTA二钠、有机酸、氧化铝,按照不同的配比配制镀液,在720℃、真空度6×10?2 Pa条件下镀覆,保温2.5h,通过粒度分析、快速振动球磨机、能... 详细信息

目的探讨金刚石表面真空镀镍的影响因素及其在电镀金刚石线上应用的可行性。方法采用不同的镍源及EDTA二钠、有机酸、氧化铝,按照不同的配比配制镀液,在720℃、真空度6×10?2 Pa条件下镀覆,保温2.5h,通过粒度分析、快速振动球磨机、能谱分析、三维数字显微镜、磁性测试、镀层快速腐蚀测试等表征手段,探讨不同的工艺对金刚石表面镀层性能的影响。结果镀覆后,金刚石中心粒径D50和峰宽(峰宽D95-D5,中心粒径D50是粒度分布曲线中累积分布为50%时的最大颗粒的等效直径,D5、D95分别是分布曲线中累积分布为5%、95%时的最大颗粒的等效直径)随着氯化镍含量的增加而增大,随着EDTA二钠含量的增加而减小。有机酸对镀覆反应的促进为:柠檬酸>氯乙酸>乳酸。通过真空镀镍获得的镀层表面为镍金属层,具有磁性。金刚石的强度没有受到石墨化的影响而下降,镀层与金刚石之间结合较为牢固,且耐酸液腐蚀性能远好于化学镀镍。以氯化镍为镍源的真空镀镍金刚石,采用埋砂法在电镀金刚石线设备进行上砂测试,在10m/min的走线速度下,0.4mm长度钢线表面的金刚石约60颗,约为化学镀镍金刚石上砂颗粒数的30%。结论通过真空镀覆方式能够在金刚石表面沉积金属镍层,经初步测试,可以在电镀金刚石线中使用。

关键词：金刚石镀覆真空镀镍干法镀镍镍源 EDTA二钠有机酸电镀金刚石线

不同加工方式切割烧结钕铁硼磁体的表面微观形貌和粗糙度研究

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材料研究与应用 2023年第3期17卷 572-578页

作者：元云岗程星华张昕霍思媛安泰科技股份有限公司北京100083

采用电花火加工、电镀金刚石线和内圆锯片切割钕铁硼材料,分析电火花加工、电镀金刚石线和内圆锯片切割对烧结钕铁硼磁体的微观形貌和表面粗糙度的影响。利用SJ-410粗糙度仪、JMS-6010LA型扫描电子显微镜,对不同加工方式的切割工具的微... 详细信息

采用电花火加工、电镀金刚石线和内圆锯片切割钕铁硼材料,分析电火花加工、电镀金刚石线和内圆锯片切割对烧结钕铁硼磁体的微观形貌和表面粗糙度的影响。利用SJ-410粗糙度仪、JMS-6010LA型扫描电子显微镜,对不同加工方式的切割工具的微观形貌、磁体的表面微观形貌及表面粗糙度进行表征。结果表明:电火花加工材料的去除方式为熔化、气化和热应力,内圆锯片和电镀金刚线的材料去除方式为塑性去除和塑性变形;在不同加工方式和切割速度条件下,电火花加工表面粗糙度最高达到了7.5μm;在0.15 mm∙min^(-1)切割速度下,电镀金刚石线的材料外形规则并呈球状,切割以面与面切削,单位应力小,金刚石压入深度小,粗糙度最小;在高切割速度下,电镀金刚石线的往复运动存在线锯切割换向,对工件会产生较大的正应力,表面粗糙度值高于内圆锯片。

关键词：电火花加工电镀金刚石线内圆锯片烧结钕铁硼表面微观形貌表面粗糙度

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在线微型杯突取样设备研制及其试验研究

在线微型杯突取样设备研制及其试验研究

作者：段会金西安工业大学

学位级别：硕士

微型杯突试验(Small Punch Tests, SPT)是二十世纪八十年代初提出并发展起来的一种新型微损检测技术,在高温压力容器和管道的在线取样检测方面具有广阔的应用前景。从在役设备上取样是应用微型杯突试验的第一步,为此人们先后设计了两... 详细信息

微型杯突试验(Small Punch Tests, SPT)是二十世纪八十年代初提出并发展起来的一种新型微损检测技术,在高温压力容器和管道的在线取样检测方面具有广阔的应用前景。从在役设备上取样是应用微型杯突试验的第一步,为此人们先后设计了两种类型的取样机,但是这些取样机仍不能满足微型杯突试验对取样的要求。因此,开发一种新型的取样机对促进这项技术的发展具有积极的意义。本文对已开发的取样机进行了分析,指出了其所用切割工具的局限和缺陷。电镀金刚石线是一种通过电镀方法将金刚石微粒固结到金属丝基体上的先进切割工具,相比传统的切割工具有很多优势。针对电镀金刚石线的优势,本文提出了以电镀金刚石线作为切割工具设计在线微型杯突试验取样设备的新思路,以满足电力和石化等行业大量在役的高温压力容器和管道在线取样检测的需要。本文通过方案论证、机械设计和计算以及机械加工等手段成功研制出了一种以电镀金刚石线为切割工具的在线微型杯突试验取样样机。该取样机具有较高的可靠性,所取试样的体积较小,发热量小,达到了对设备损伤小和基本不产生热影响区的目的,克服了目前在线取样设备的缺陷,能满足一定范围直径内的钢管的取样需求,对微型杯突试验的发展有积极的意义。本文以双相不锈钢为试验材料,研究了不同加载速率对微型杯突试验结果的影响。试验结果表明,不同加载速率对微型杯突试验的结果的某些参数有所影响,但影响不大且呈线性,还有一些参数与加载速率的关联没有规律可循,需要进一步研究。研制的在线取样设备所截取的试样经微型杯突试验可以较为准确的估算出双相钢的力学性能。

关键词：微型杯突试验取样机电镀金刚石线双相不锈钢加载速率

多晶硅片加工设备切割模块改造及其切割质量研究

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多晶硅片加工设备切割模块改造及其切割质量研究

作者：奚翠皊中国矿业大学

学位级别：硕士

自20世纪70年代全球爆发石油危机以来,太阳能因其具有清洁性和可再生性,成为替代传统能源的最佳方案之一,各国政府从环境保护和能源持续发展战略的角度出发,纷纷制定政策鼓励和支持太阳能光伏发电技术。光伏发电商业化的开发和应用,推... 详细信息

自20世纪70年代全球爆发石油危机以来,太阳能因其具有清洁性和可再生性,成为替代传统能源的最佳方案之一,各国政府从环境保护和能源持续发展战略的角度出发,纷纷制定政策鼓励和支持太阳能光伏发电技术。光伏发电商业化的开发和应用,推动了上游工序,即电池片和硅片产业链的迅速发展。多线切割多晶硅片在太阳能电池中的应用已经发展了十余年,国内太阳能级多晶硅片厂家刚起步时,采用的是传统砂浆多晶硅片切割工艺,该工艺现场污染严重,工况较差,成本高,切割质量不易控制。金刚石线切割以其线耗低、强度高、成本低、出片质量高等优势逐步取代传统的砂浆多晶硅片切割工艺。首先,论文对瑞士梅耶博格公司生产的MB271和PV800型游离磨料多线切割机进行改造,改造内容涉及设备结构改造:切割室和收放室改造;软件及系统控制部分改造:调整控制软件,使其速度能够达到20 m/s;升级系统软件,满足60μm线径的电镀金刚线切片需求;调整收放线系统程序,适用改造后的收放线轮切割。通过改造公司现有的多台MB271和PV800型游离磨料多线切割机实现了电镀金刚石切割线切割功能。根据改造设备特点,制定了太阳能硅片生产过程中来料检验、配棒、粘棒、切片、清洗和检验等环节的具体工艺,为改造设备的量化生产提供了有力保障。其次,使用改造后的金刚石线切割设备,将切割后的硅片研究金刚线出刃率和出刃高度对多晶硅片切割质量的影响,研究结果表明:出刃率300±20颗/mm时,线切割硅片A率较同期高1.80%,B线率较同期低0.49%,BTTV较同期低0.75%,出片率较同期高0.56%,硅片表面质量最佳。出刃率维持300颗/mm,出刃高度为6±0.5μm时,线切割硅片A率较同期高1.54%,B线率较同期基本持平,BTTV较同期低1.13%,出片率较同期基本持平,硅片表面质量最佳。最后,论文针对金刚线切割硅片表面光滑,普通制绒技术造成硅片转换效率低的问题,研发了新的制绒技术-黑硅技术,详细研究了湿法黑硅技术的腐蚀机理,建立了湿法黑硅制绒技术的模型。通过该技术生产的黑硅多晶电池转换效率达到20%左右,效率增益较常规金刚线硅片提升0.3～0.4%。该论文有图48幅,表13个,参考文献55篇。

关键词：电镀金刚石线出刃高度出刃率湿法黑硅