单晶SiC磁流变弹性抛光垫的磁控抛光性能研究

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将智能可控材料磁流变弹性体(MRE)作为化学机械抛光中的抛光垫。研究了不同磁控参数(颗粒类型、颗粒质量分数、颗粒粒径、固化磁场强度)的MRE抛光垫对单晶SiC的磁控抛光效果,并分析了MRE抛光垫的磁控材料去除机理。结果表明,磁性颗粒为羰基铁粉(CIP)比四氧化三铁Fe3O4的MRE抛光垫抛光SiC的MRR提高了52.2%,为696.7 nm/h。CIP质量分数越大,抛光的MRR越大,表面粗糙度Ra越小,抛光的表面质量越好,因为具有更大的材料模量和更多的CIP颗粒接触。不同磁性颗粒粒径的MRE抛光垫磁控抛光效果差异并不大,粒径通过颗粒的大小和接触概率影响着抛光加工的去除效果,这和表面的接触状态有关。各向同性MRE在施加抛光磁场后,因为磁控性能较弱,表现为MRR和表面粗糙度Ra变化不大,而施加固化磁场制备的各向异性MRE能获得更好的磁控抛光效果,在固化磁场为140 mT时具有最好的抛光效果,抛光磁场为335 mT比0 mT抛光的MRR提升了31.0%,Ra下降了50.0%。MRE抛光垫磁控抛光材料去除机理为,外加磁场增加了MRE抛光垫的机械力学性能,磨料对SiC表面具有更大的切削力和正压力,能够获得更大的材料去除。
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