编号：FTJS107814
篇名： 绝缘轴承Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层化学机械研磨高效低损加工及粗糙度仿真研究
作者： 姚蔚峰1,2；张玉辉1；许荣滨1；闫明明1,2；杨建国3；吕冰海3
关键词： 陶瓷涂层; 化学机械研磨; 粗糙度模型; 多尺度接触; 纳米压痕; 微裂纹;
机构：1.浙江五洲新春集团股份有限公司2.绍兴文理学院智能工程学院3.浙江工业大学机械工程学院
摘要： 目的 应用化学机械研磨加工技术旨在高效获得绝缘轴承Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层高质低损表面，从而提高其极端电场工况环境下抗电蚀损伤能力，延长新能源汽车、风电、高铁等领域电机服役寿命。方法 采用三角形沟槽阵列金刚石结构化磨盘与碱性反应液相结合开展陶瓷涂层的化学机械研磨加工试验研究；应用XPS测试验证化学反应，应用纳米压痕测试获得反应软质层的机械性能；基于多尺度接触力学理论构建表面粗糙度的数学模型并进行仿真预测。结果 化学反应后的陶瓷涂层表面硬度和弹性模量均显著降低；试验和仿真结果高度一致，验证了数学模型的有效性；在磨料粒径3μm、加载压力14N和磨盘转速160r/min条件下进行化学机械研磨加工，可使陶瓷涂层表面粗糙度在5min内从初始平均Ra2.864μm快速减少至平均Ra0.285μm，最终20min后达到平均Ra0.108μm。此外，与传统研磨形成的最大径向微裂纹尺寸4.85μm相比较，化学机械研磨可实现表面近无微裂纹。结论 本文所述加工方法可高效获得绝缘轴承Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层的高质低损表面，机械去除与化学反应的协同作用至关重要，化学反应、磨料粒径、加载压力和磨盘转速对材料去除率、表面粗糙度和微裂纹有显著影响。