Si3N4陶瓷的剪切增稠抛光

来源：机械工程学报杂志2017年第9期北京时间：

作者：李敏, 袁巨龙, 吕冰海, 赵萍, 钟美鹏

单位：1. 湖南科技大学难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室 湘潭 411201；；2. 湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心 长沙 410082；；3. 浙江工业大学超精密加工研究中心 杭州 310014

摘要：利用剪切增稠抛光技术(Shear-thickening polishing，STP)对Si3N4陶瓷圆柱工件进行的超精密加工，考察所制备的含有金刚石磨粒的抛光液流变行为，分析Si3N4陶瓷的金刚石基剪切增稠抛光液的STP特性，研究Si3N4陶瓷圆柱工件的加工效率、表面质量及圆度误差精度。结果表明：含有金刚石磨粒的抛光液具有非牛顿幂律流体的剪切增稠性质，当剪切速率()不断提高时，储能模量(G′)、耗能模量(G″)均呈现出一定的增长趋势，耗散因子(n′)不断降低;Si3N4陶瓷的STP加工为持续微切屑“柔性抛光”过程;抛光液中的金刚石磨粒粒径为0.2 μm时，工件抛光的材料去除率相对较大，且MRR理论值与试验值的平均误差约为11.7%，表明在抛光区域内STP材料去除模型具有一定的有效性;工件经60 min的STP后，材料去除率由初期4.20 μm/h下降到4.00 μm/h，表面粗糙度Ra由107.2 nm降至26.5 nm;抛光120 min后，材料去除率会减小至3.85 μm/h，表面粗糙度可降至Ra 6.5 nm;由初始圆度误差RONt 1.418 μm下降至RONt 0.360 μm，实现了Si3N4圆柱高效超精密抛光。

关键词：表面粗糙度,氮化硅陶瓷,高效加工,剪切增稠抛光,金刚石磨粒,流变行为,圆度误差,抛光；

基金资助：* 国家自然科学基金(51605163，51175166)、浙江省自然科学基金杰出青年基金(LR17E0500002)和湖南科技大学博士科研启动基金(E56121)资助项目; 20160924收到初稿，20161228收到修改稿;