我是来自山东大学的，我和我胡老师曾经也是校友，我们在本科、研究生都是同一级的。我的研究方向是特种加工技术。具体来说是微磨料气射流加工技术。我做的这个不像刚才胡老师这么精彩，内容丰富，我主要做这个报告的目的有两个：一个是向大家介绍一下这个加工技术；另一个向以此为机会，跟大家交流一下学位论文答辩的体会。 这个PPT，这一页实际上就是我学位论文答辩时候的一个PPT那个页。它主要包括三部分：第一部分就是研究背景；第二部分就是我这个课题的主要内容；第三部分就是我所做出的结论。我想可能大家最后做学位论文答辩时候可能也有一定参考价值。 研究背景这部分我还是从三个方面来讲，这和我学位论文，写作的时候绪论那三部分是对应的。第一部分，就是我微磨料气射流加工技术的研究现状。第二部分是气射流切割技术它研究中存在的问题。因为通过研究现状的分析，我是因为加工技术是一个比较宽泛的概念，加工包括切割、铣削、磨削等等，最后经过我的研究现状分析之后，我定位在切割技术上。第三部分，就是我这个课题研究的目的及意义。 这四幅图我不知道大家有没有见过，或者知不知道这是什么东西。这幅图实际上是一个微机械，微齿轮。因为随着目前工业技术的发展，微机电系统它的应用会越来越多，这个就是其中的一个微齿轮机构。这个是一个微悬臂梁，这个悬臂梁可以测出一个非常小的质量和速度，位移的变化。这个是一个太阳能电池板，它一般是硅极体材料做的。实际上我后面还会讲到，就是我所做的这个研究主要就是想针对太阳能电池板的加工。因为目前来说硅极体的加工它用的是金刚石刀片，也就是说一个普通的圆形刀片，上面涂了一层金刚石，然后在上面划过，划过之后留一个划痕，然后我再把这个片掰开。因为我整体生长出来的单晶硅是一个直径比较大的圆盘，所以我要进行这种切割。目前的切割，由于用那种，刚才我说的这种金刚石加圆盘的切割方法，它的废品率比较高，因为我不是切透的，是后来掰的，这是一方面。另一方面，我换刀比较频繁，因为上面是粘的金刚石，经常会掉下来。后来有人就提出来用激光加工技术，来切这个缝，把它给切开。但是发现的问题就是有热烧伤。因为我们大家都知道，激光束加工它就是靠热来使材料去除的。所以目前的加工来说不能够满足人们的要求。 这个是用于生物工程中的一个材料。在这上面主要是有这种，这是微槽，在上面加一些微流道，然后通过流体在里面的流动来进行化学实验分析。这些材料，这种和这种硬脆材料，也就是它的硬度高，脆性大，而且熔点高 ，所以现有的这些加工技术，不管是传统的，还是特种加工技术，不能满足要求。比方说咱们刚才也提到了激光加工技术，就是比较热。再就是电火花，离子束等等，都会热，影响比较大。如果是传统的加工技术，有可能它的加工效率比较低，比如超声波加工等等。 目前传统的一些加工技术可以加工这类的零件，如果它是金属材料的话。但是如果它是陶瓷做成的材料，那以前传统的加工技术加工也存在很大的难度。 所以我就是想寻求另一种特种加工技术来解决这个问题。这里面涉及到一个技术，叫磨料喷射技术。磨料喷射技术实际上是一个比较古老的技术，在十九世纪的时候它就广泛应用于建筑业，也就是说用来做花纹玻璃，来加工这个东西。但是在1991年到1995年的时候飞利浦有一个研究实验室，它就是想高效地加工显示器的玻璃板，在上面钻一些孔。当时的技术不能满足这样的要求。然后它就以磨料喷射技术为基础进行了改进，发展，形成了一个微磨料气射流加工技术。然后又经过近十几年的发展，这个技术几乎目前来说可以加工任何的材料，而且它可以加工的工艺也很多，比方说可以做切割、钻孔、抛光、去毛刺等等。 第二部分，就是它的加工原理。原理实际上还是比较简单的，也就是说这是一个喷嘴，然后这里边有高速的空气，就是空气流在里边流动，然后我有一部分模粒从这里边被吸进来，那这个模粒由于受到空气的带动作用，也会有所加速，然后这些模粒撞击在工件表面上，通过这种撞击或者冲蚀作用来使我们工业材料去除，这是它的基本加工原理。 刚才那个加工是一个，从工艺上来讲微磨料气射流加工分为两种，一种是有掩膜的加工方法，另一种是没有掩膜的，刚才那个是没有掩膜。这幅图就是掩膜加工法。也就是说这是刚才那个极体材料，比方说可能是我们的硅片，硅片用的比较多。然后我们首先在给这个硅片预热一下，然后上面涂一层光敏的一种胶，涂完之后，我们是这种颜色，上面发红色的是我们事先可能用数控机床等等加工出来的一种母板，这种母板可能是金属材料。这种母板具有我所要求的一些形状，你看这上面有一些方孔。然后我用一种光去照这种材料，然后照在这个母板上，母板上有些有孔的地方，有没有孔的地方，也就是说光线有的地方能通过，有的地方通过不了。因为我底下这个是光敏的材料，刚才涂附的这个材料，所以

第三部分就是目的和意义。一个就是解决单晶硅的冲蚀机理问题，就是和我刚才的内容对应起来，它存在的问题对应起来。然后我的主要目标就是要解决这种难加工材料薄板的切割和划片问题。切割就是直接切透了。划片就是比方我切割这个深度切割三分之二，然后我再掰开，这是划片问题。 紧接着就是课题的主要内容。主要内容我觉得如果在答辩的时候是不是有这样一个图，可能会好一些。因为我在答辩中，我发现把专家请来之后，他们一边要听你讲，一边还要翻你的论文。所以你如果有一个比较好的内容呈现出来，能够便于他去更好的理解你的论文。 我的主要内容实际上就是最最基础的东西，就是我的冲蚀机理，也就是材料的去除机理。它是后续我冲蚀率研究的基础。冲蚀率就是说我这个材料，我用多少磨料，然后可以导致多少工件材料去除，工件材料去除的质量除以我使用的磨料的质量，就是我的冲蚀率。它和我的加工效率是相关的，因为我们做任何一个加工技术，我们都很关心它的效率，所以我觉得要做一个冲蚀率的研究。 第二个，就是还要做刚才提到的切割质量的研究，这两部分。它们最终的目的是要提高我这个单晶硅的切割效率和切割质量，或者说要对它的切割效率和切割质量进行控制。 紧接着我剩下主要内容这部分实际上是和我相当于论文里面各章是对应的，因为第一章就是绪论，相当于这就是第二章、第三章、第四章，第五章，对应起来。 紧接着对于这一章我就是以这章为例来给大家介绍一下，自己做的东西，我是怎么去展现的。这个是讲的微磨料气射流冲蚀机理的研究。我也是同样的先做了一个思路，做问题的这样一个思路。我当时的感觉就是好像说了这个之后，可以有便于这些答辩专家去了解这些东西。 首先就是你研究这个问题的必要性是什么，就是你为什么要做这个研究？因为去除机理的研究是我后续冲蚀率和切割质量研究的基础。我具体要研究什么问题，才能解决我这个去除机理的分析呢？实际上，一个就是我具体微观的去除机理是什么。第二个就是，因为我用的是加工的单晶硅，单晶体我们都知道它是各向异性的。这样的话，我想要分析我的晶相和应力场对于我的裂纹谐和有没有影响。因为材料的去除过程，我加工的是硬脆材料，它是靠裂纹的谐和与扩展来去除的。又由于它是晶体各向异性，各向异性沿不同方向，它的弹性模量和锻炼韧性都不同。所以我想要分析一下它的晶相对于这种去除有多大的影响。要解决这个问题的关键是什么呢？关键就是要获得离散的这种冲蚀痕迹。因为你假如在加工过程中你冲蚀的痕迹，所有模粒都混在一块儿了，你不可能看到这个材料的具体的微观去除过程。然后我对冲蚀痕迹进行分类，分类完之后我可以把这个比例统计出来，这样的话就知道材料去除是以什么为主了。解决这个关键点我采用的方法，一个就是喷嘴的，设计一个喷嘴组合键，第二个就是要大量的观察这个冲蚀痕迹，也就是说我大概观察了两千多个冲蚀的痕迹。因为你每个冲蚀痕迹的形状都不一样，可能你观察多了，你会发现有一部分是这样，有一部分是那样，就可以进行分成大类。 结果就是最终得到了我想要得到的分析的结果。这是具体我论文里面，这一章里涉及的各节。这就是我所选用的实验的装置，因为传统的那些冲蚀实验，就是分析，因为咱们刚才讲了，它是起源于一个比较古老的喷射加工技术。那个加工技术里面它有一定的装置，可以进行一些分析。但是那个装置就是不能够把模粒的作用点分散开，看不到单个模粒作用点。所以我等于选用了这样一个实验装置。 这个装置相当于这是进气口，也就是说我的高压、空气加上模粒的混合气流从这个口进来，然后这个地方是一个电磁阀，这个电磁阀可以控制这个高频的开关，它能够达到100次/秒。这样的话，换句话说，我能让它开通的时间，通的时间是10毫秒，通的时间短一些，进去的空气会少一些，喷出来的磨料就少，就便于分散。 后面这是一个储料仓，这个储料仓里面是空的，有一定的体积，这里放了很少的磨料。这样的话空气如果从这里面进来，通过这个喷嘴喷出去，然后我喷在工件上，然后我来分析它的工件上作用的痕迹。 这里边肯定，只要是咱们机械加工的这些实验都会有加工参数，我想这个加工参数在你的PPT里面自然也是必不可少的，因为有的时候可能会被问到，说你到底做的是，你这个实验是单因素实验，还是正交实验，还是什么样的东西。所以你要有充分的理由。因为实验设计也是大家比较关键的一个需要学习的一个地方。这是我的实验参数。 因为我是射流实验，所以必然会有气压，会有角度，会有磨料粒径。然后我采用的是全因素实验法。也就是说每一个因素都轮换其他因素都轮换一遍。这是我的实验方法。 这是我的冲蚀实验的结果。从宏观上来看，这是这个冲蚀的坑，冲蚀的一个痕迹。从这个痕迹上来看，中间这部分还是比较密，还是很难找到它这个单颗的模粒冲蚀的单