超精密磨削YAG晶体的脆塑转变临界深度预测OACSTPCD
Prediction of brittle-to-ductile transition depth in ultra-precision grinding YAG crystals
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.
敖萌灿;黄金星;曾毓贤;吴跃勤;康仁科;高尚
大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室,辽宁大连 116024华侨大学制造工程研究院,福建厦门 361021
电子信息工程
超精密磨削YAG晶体纳米压痕纳米划痕脆塑转变
YAG crystalnano-indentationnano-scratchbrittle-to-ductile transitionultra-precision grinding
《光学精密工程》 2024 (001)
84-94 / 11
国家重点研发计划资助项目(No.2022YFB3605902);国家自然科学基金资助项目(No.51975091,No.51991372)
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