答辩博士：张 振
指导老师：徐九华教授
张全利副教授
论文题目：钎焊金刚石砂轮的磨粒织构化及磨削性能研究
答辩委员会：
主席：袁军堂 教授/博导 南京理工大学
委员：谭业发 教授/博导 陆军工程大学
曲宁松 教授/博导 南京航空航天大学
苏宏华 教授/博导 南京航空航天大学
李 亮 教授/博导 南京航空航天大学
丁文锋 教授/博导 南京航空航天大学
徐九华 教授/博导 南京航空航天大学
秘书：杨长勇 副教授/硕导 南京航空航天大学
答辩时间：2022年6月9日14:00
答辩地点：南航明故宫校区4#4218
学位论文简介：
磨粒有序排布钎焊金刚石砂轮以磨粒出露高度高、把持强度大及磨削比高等优势，在难加工材料高效加工方面表现非凡。然而，受钎焊工艺的限制，钎焊法目前主要用于制作中大粒径超硬磨料砂轮，对于面向硬脆材料精密/超精密磨削的小粒径或微粉金刚石砂轮制作优势并不显著。钎焊金刚石砂轮磨粒出露高度不一致往往需要进行精密修整才能在硬脆材料的精密加工中应用。目前，钎焊金刚石砂轮存在修整精度低、磨粒损伤大、修整工具损耗快以及工序耗时长等问题。因此，如何实现钎焊金刚石砂轮的高效、精密修整并提高硬脆材料的磨削表面质量面临诸多挑战。针对上述问题，本文提出钎焊金刚石砂轮的磨粒织构化及磨削性能的研究构想，以期达到提高钎焊金刚石砂轮修整效率和精度、调控硬脆材料磨削去除模式和提高磨削表面质量的目的。
主要研究工作
（1）金刚石脉冲激光烧蚀机理与表面织构低损伤加工
建立了单晶金刚石脉冲激光烧蚀温度场仿真模型，探明了激光加工参数对金刚石表面能量分布、温度场和轮廓演变的影响规律，揭示了单晶金刚石纳秒脉冲激光烧蚀表面裂纹形成及材料去除机理，为钎焊金刚石砂轮的磨粒表面织构化提供了理论依据。
（2）磨粒织构化钎焊金刚石砂轮磨削硬质合金表面形貌仿真与验证
建立了基于磨粒形状和尺寸、磨粒排布方式和织构化参数的钎焊金刚石砂轮表面地貌仿真模型，并通过考虑硬质合金材料去除机理建立了磨削表面形貌与磨粒织构化钎焊金刚石砂轮表面特征参数之间映射关系的数学模型，探明了磨粒织构化和磨削参数对磨削表面形貌和表面粗糙度的影响规律，建立了磨粒织构化钎焊金刚石砂轮设计与加工质量和效率的调控方案。
（3）钎焊金刚石砂轮脉冲激光整形及磨粒表面织构化方法
提出了全域采集-图像处理的砂轮表面磨粒等高性评价方法，综合分析了钎焊砂轮表面全域磨粒出露高度分布，阐明了激光织构化对单颗金刚石磨粒的磨损特性和硬质合金磨痕表面形貌的影响，建立了脉冲激光能量分布与织构化图案轮廓的数学关系模型，优化了钎焊金刚石砂轮脉冲激光织构化加工策略，实现了钎焊金刚石砂轮表面磨粒的高效精密织构化。
（4）磨粒织构化钎焊金刚石砂轮磨削性能评价与精密磨削
建立了基于磨粒有序排布和磨粒织构化参数的钎焊金刚石砂轮磨削力理论模型，实现了YG6硬质合金磨削力的准确预测。揭示了磨粒织构化钎焊金刚石砂轮的磨损特性和YG6硬质合金材料去除机理，阐明了磨粒织构化参数和磨削工艺参数对磨削表面质量、磨削力和表面粗糙度的影响规律，确证了磨粒织构化钎焊金刚石砂轮的磨削性能优势。实现了磨粒织构化钎焊金刚石砂轮对硬质合金的精密磨削加工，为钎焊金刚石砂轮在硬脆材料精密/超精密加工的应用打下了良好基础。
主要创新点：
（1）建立了硬质合金磨削表面形貌与钎焊金刚石砂轮工作面特征参数之间的映射关系，阐明了磨粒织构化和磨削参数对磨削表面形貌的影响规律，优化了钎焊金刚石砂轮设计及磨粒表面织构化方案。
（2）提出了钎焊金刚石砂轮磨粒脉冲激光织构化加工方法，揭示了激光诱导金刚石表面损伤机制，实现了钎焊金刚石砂轮高效精密整形和磨粒表面多类型织构制备。
（3）建立了基于磨粒排布方式及织构化参数的钎焊金刚石砂轮磨削力模型，确证了磨粒激光织构化钎焊金刚石砂轮对硬质合金的磨削优势，实现了YG6硬质合金的精密磨削及磨削表面质量和效率的主动控制。
