[01293571]超硬微结构表面的振动超精密磨-抛加工机理与技术基础

1.主要研究内容。 高性能硬脆材料在航空航天、国防科技、光学工程等尖端领域具有重要的应用价值和广泛的应用前景,但如何实现硬脆材料的超精密加工已成为制约其尖端应用的重大问题。一方面随着材料科学的进步,高性能硬脆材料呈现出的非均匀微观结构特性,使得基于均匀材料理论的传统磨粒加工机理已无法适用。另一方面现有超精密磨粒加工工艺难以实现对超硬材料去除过程的有效控制,从而难以实现硬脆材料的高效低损超精密加工。本项目结合国家高端制造业发展战略,开展了硬脆材料超精密磨粒加工机理与新工艺基础研究,揭示了超精密磨粒加工过程中硬脆材料非均匀特性、磨粒表面形貌、工件表面轮廓结构以及磨粒运动轨迹对硬脆材料与磨粒间作用行为的影响机制,明晰了硬脆材料的超精密磨粒加工新机理,提出了基于超硬材料去除行为有效控制的超精密磨粒加工新工艺。 2.发现点。 （1） 揭示了超精密磨粒加工过程中多种非均匀特性硬脆材料与磨粒间的作用机制,明晰了非均匀特性硬脆材料的超精密磨粒加工机理,为实现高性能硬脆材料的高效低损超精密加工提供了理论支撑。 （2） 揭示了磨粒表面拓扑形貌对硬脆材料超精密磨粒加工过程的影响机理,提出了基于表面微结构化工具的硬脆材料超精密磨粒加工新工艺,为硬脆材料超精密磨粒加工工具的发展提供了新思路。 （3） 建立了工件表面轮廓结构及磨粒运动轨迹影响下的硬脆材料超精密磨粒加工理论模型,提出了面向硬脆材料微小结构表面的超声振动超精密磨粒加工新工艺,解决了硬脆材料微小结构表面的超精密加工难题。 3.发现点的科学价值（发现的重要性,理论学说上的创见和研究方法、手段的创新程度,推动本学科或相关学科及分支学科发展的作用,对经济建设和社会发展的影响）。 本项目揭示了高性能硬脆材料的超精密磨粒加工新机理,为实现高性能硬脆材料的高效低损超精密加工提供了理论支撑,扩大了超精密加工技术的应用范围,具有重要的理论意义。提出了基于表面微结构化工具的硬脆材料超精密磨粒加工新工艺,提供了实现高性能硬脆材料的高效低损超精密加工的新途径,并为硬脆材料超精密磨粒加工工具的未来发展提供了新思路。提出了面向硬脆材料微小结构表面的超声振动超精密磨粒加工新工艺,解决了硬脆材料微小结构表面的超精密加工瓶颈问题,取得了良好的经济效益和社会效益。 4.第三方评价结论。 本项目研究成果被德国国家科学院院士、澳大利亚工程院院士、美国医学与生物工程院院士、国际矿产金属及材料学会（TMS）院士、国际生产工程学院（CIRP）院士、国际磨料技术委员会（ICAT）主席等国内外知名学者大量引用,并给予了较高的评价,8篇代表作SCI他引223次,EI他引312次,他引总次数535次。基于本项目出版的英文著作被国际学术期刊四大出版商之一的Springer Nature评为工程学领域年度高影响力图书。研究成果在多家航天单位得到了推广应用,得到了充分肯定。 5.与项目主要发现点有关的论文共发表100篇,其中SCI收录43篇,EI收录95篇;他引总次数1183次,其中SCI他引次数448次,EI他引次数735次。出版专著1部。授权发明专利3项。