作者单位
摘要
吉林大学电子科学与工程学院,集成光电子学国家重点实验室,吉林 长春 130012
Overview: With the development of industry, laser fabrication has become one of the important technologies for welding, cutting, surface processing, and other advanced manufacturing areas. At the same time, the pursuit of structures miniaturization, devices integration, and high precision has put forward more stringent requirements for laser fabrication technologies. Due to the advantages of stable mechanical and chemical properties and unique photoelectric properties, hard and brittle materials have been widely used in aerospace, the photoelectric industry, et al. Laser fabrication is an ideal technology for hard and brittle materials processing due to its high precision, high energy, and non-contact properties. In order to achieve the removal of hard and brittle materials, high laser energy is usually required, resulting in low fabrication accuracy and poor surface quality. As an improved laser processing method, liquidassisted laser fabrication can effectively improve fabrication accuracy and surface quality. The processing characteristics and material removal principles of three different liquid-assisted laser processing technologies are summarized in this review. According to the different functions of the medium through which the laser penetrates and the kinds of liquid, liquid-assisted laser fabrication technology can be divided into Laser ablation in liquid (LAL), laser-induced backside wet etching (LIBWE), and etching-assisted laser modification (EALM). The auxiliary liquid of Laser ablation in liquid is mostly water, which mainly plays the role of cooling and removing debris. The auxiliary liquids used by laser-induced backside wet etching include organic solvents, acid-base solutions, inorganic salts, and other liquids, which play different roles according to different liquids. The etching-assisted laser modification mainly uses an acid or alkaline solution as an auxiliary liquid to remove laser-modified materials. Different methods and auxiliary liquids have different mechanisms in the methods. Therefore, almost any material can be processed by choosing suitable methods and auxiliary liquids, including photosensitive glass, silicon crystal, sapphire, and other transparent hard brittle materials. Here, we summarize the fabrication technologies and fabrication parameters for different materials. The development and applications of liquid-assisted laser fabrication technologies in the fields of micro-optical components, microfluidic devices, and drilling and cutting are introduced. Finally, the challenges of the technology are discussed.
激光加工 硬脆材料 液体辅助制造 微/纳米结构 laser fabrication hard and brittle materials liquid assisted fabrication micro/nano structures 
光电工程
2023, 50(3): 220328
张俊然 1,2,3朱如忠 2,3张玺 2,3张序清 2,3[ ... ]王蓉 2,3
作者单位
摘要
1 浙江大学物理学院, 杭州 310027
2 浙江大学杭州国际科创中心, 先进半导体研究院和浙江省宽禁带功率半导体材料与器件重点实验室, 杭州 311200
3 浙江大学材料科学与工程学院, 硅材料国家重点实验室, 杭州 310027
4 浙江机电职业技术学院增材制造学院, 杭州 310053
作为制备半导体晶圆的重要工序, 线锯切片对半导体晶圆的质量具有至关重要的影响。本文以发展最成熟的硅材料为例, 介绍了线锯切片技术的基本理论, 特别介绍了线锯切片技术的力学模型和材料去除机理, 并讨论了线锯制造技术及切片工艺对材料的影响。在此基础上, 综述了线锯切片技术在碳化硅晶圆加工中的应用和技术进展, 并分析了线锯切片技术对碳化硅晶体表面质量和损伤层的影响。最后, 本文指出了线锯切片技术在碳化硅晶圆加工领域面临的挑战与未来的发展方向。
线锯切片 硬脆材料 单晶碳化硅 晶圆加工 砂浆线切割 金刚线切割 wire saw slicing brittle-and-hard material single crystal silicon carbide wafer processing slurry sawing diamond wire sawing 
人工晶体学报
2023, 52(3): 365
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
激光抛光技术具有非接触式加工、不产生机械应力、抛光精度高等优点,特别适用于脆硬材料的表面加工。本文阐述了激光抛光工艺的特点和作用机理,介绍了激光抛光工艺中各参数对加工质量的影响,综述了各国对于硬脆材料的激光抛光技术的研究成果和现状。着重介绍了激光热抛光和激光冷抛光的区别和特点,以及抛光原理和研究进展。
材料 热效应 光化学效应 激光抛光 硬脆材料 materials thermal effect photochemical effect laser polishing hard and brittle materials 
激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1300003
王亚帅 1,2,*王燕青 1,2杨胜强 1,2
作者单位
摘要
1 太原理工大学机械与运载工程学院, 太原 030024
2 太原理工大学, 精密加工山西省重点实验室, 太原 030024
针对硬脆材料圆盘件的成形切割问题, 提出一种基于电镀金刚石线锯的成形切割方法并进行切割试验, 采用3因素4水平正交试验系统研究切割线速度V(A)、转台W轴转速n(B)和金刚石线锯的张紧力F(C)对圆弧面径向跳动、线弓角度、切割效率以及表面粗糙度的影响规律。结果表明: W轴转速对圆弧的径向跳动(即圆度)、切割效率以及表面粗糙度影响最大, 张紧力的影响次之, 线速度的影响最小; 张紧力对线弓角度影响最大, 线速度的影响次之, W轴转速影响最小; 在本试验条件范围内, 经过试验验证得出的最优工艺参数组合为A3B1C1, 即金刚石线锯的线速度为8.96 m/s, 转台转速为0.25 r/h, 张紧力为12 N。且径向跳动、线弓角度、切割效率和表面粗糙度的极差分析结果与其方差结果一致。
金刚石线锯切割 硬脆材料 圆形零件 成形加工 正交试验 圆度 diamond wire saw cutting hard brittle material round part forming processing orthogonal test roundness 
人工晶体学报
2021, 50(5): 900
作者单位
摘要
广州大学 机械与电气工程学院,广东 广州 510006
研磨抛光是机械加工领域中精密光整加工的重要手段。在传统研磨抛光中,特别是对硬脆性材料进行研磨抛光时,存在高硬度、低断裂韧性和化学性质稳定等特点,对其进行研磨抛光时很难获得理想的加工效率和优越的表面质量等问题。压电超声辅助研磨抛光属于振动研磨技术的一种,它将超声振动磨削技术应用于研磨加工,其高频振动能有效减小研磨力,提高加工效率,可充分发挥硬研磨工艺特点。该文结合压电超声辅助研磨抛光特性和研究方法现状,对国内外超声辅助研磨抛光硬脆材料的发展动态进行了综述与展望。
压电超声振动 研磨机理 硬脆材料 研究展望 piezoelectric ultrasonic vibration grinding mechanism hard and brittle material research prospect 
压电与声光
2020, 42(2): 240
作者单位
摘要
大连理工大学 精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁 大连 116024
超声辅助磨削是一种套料芯棒加工方法,而硬脆材料在超声辅助磨削加工过程中的去除模式主要为脆性断裂,这将导致加工出的芯棒直径与砂轮内径之间存在尺寸误差。针对上述问题,通过分析超声辅助磨削加工中砂轮表面金刚石磨粒的运动轨迹,运用压痕断裂力学理论建立了超声辅助磨削芯棒的直径预测模型。该模型考虑了脆性材料断裂时产生的侧位裂纹扩展对芯棒直径的影响。通过对K9光学玻璃材料进行超声辅助套料试验对模型进行了标定和验证,接着研究了进给速度和转速对芯棒直径误差的影响规律。通过对比研究发现,模型计算结果与试验结果吻合较好,误差小于5%,验证了模型的有效性。试验结果表明,采用适当的低转速和大进给速度可以有效降低超声辅助磨削芯棒直径的尺寸误差。本文所建模型可为超声辅助磨削套料芯棒的砂轮选择提供理论指导。
硬脆材料 超声辅助磨削 直径预测 芯棒尺寸误差 hard and brittle material ultrasonic assisted grinding diameter prediction dimension error of core rod 
光学 精密工程
2017, 25(8): 2106
作者单位
摘要
南京航空航天大学 机电学院, 江苏省精密与微细制造技术重点实验室, 江苏 南京 210016
研磨过程中亚表面损伤层深度的正确预测是研磨工艺参数制定的重要依据。针对固结磨料的研磨特点, 选择两种典型光学硬脆材料(镁铝尖晶石和石英玻璃), 采用离散元仿真技术, 分别建立了两种材料的二维离散元模型, 分析了工艺参数对光学硬脆材料亚表面损伤(裂纹)层深度的影响。而后, 采用角度抛光法测量了镁铝尖晶石和石英玻璃的亚表面损伤层深度, 进行了实验验证。结果表明: 采用固结磨料研磨时, 磨粒粒径对光学硬脆材料亚表面损伤的影响相当显著, 在相同研磨工艺条件下, 随着磨粒粒径的增大, 亚表面损伤层深度和微裂纹密集程度明显增加。离散元仿真结果与实验结果的对比表明: 采用离散元技术可以对光学硬脆材料的亚表面损伤深度进行快速有效的预测, 从而为后续的研磨抛光工艺提供参考与指导。
光学硬脆材料 固结磨料研磨 离散元法 亚表面损伤 optical hard brittle material fixed abrasive lapping discrete element method subsurface damage 
光学 精密工程
2017, 25(2): 367

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