在当今的材料行业、 碳化硅陶瓷 无疑是最坚硬、最耐用的陶瓷材料。由于其超强的硬度（莫氏硬度 9.5）、高导热性和耐化学性，它经常被用于航空航天、半导体设备、机械密封件和其他领域。
然而，SiC 加工极为困难。传统技术无法达到半导体应用所需的精度和表面光洁度，需要专门的工艺和工具才能满足高端制造的要求。
接下来，我将简要介绍如何对碳化硅陶瓷进行高精度加工。
碳化硅的材料特性
| 财产 | 典型值 | 对机械加工的影响 |
| 硬度 | 9.5 莫氏 | 仅需金刚石工具 |
| 密度 | 3.1 克/立方厘米 | 高硬度，低切削性 |
| 导热性 | 120-270 W/m-K | 磨削时散热效果极佳 |
| 断裂韧性 | 3-4 MPa-m¹/² | 脆--边缘易崩裂 |
| 最高使用温度 | >1600°C | 适用于极端环境 |
极高的硬度和脆性意味着 塑性变形极小和 主要通过脆性断裂和微裂纹去除材料.这使得加工参数，尤其是进给速度、切削深度和刀具几何形状，变得非常敏感。
加工挑战
加工碳化硅涉及三大挑战：
工具磨损：
由于金刚石材料具有极高的硬度和磨蚀性，即使是金刚石工具也会出现快速磨损。表面完整性：
不适当的进料或速度会导致表面下裂纹，从而削弱部件的强度，尤其是在真空或高压力环境下。热效应
研磨或抛光产生的过热会导致微观结构损坏或相变。
要同时实现尺寸精度和无缺陷表面，需要在以下两个方面取得平衡 材料去除率 (MRR) 与 表面质量.
碳化硅的加工方法
金刚石磨削
金刚石磨削仍然是加工碳化硅零件最常用的方法。根据所需的精度和去除率，可使用树脂结合剂或金属结合剂金刚石砂轮。
粗磨：
粒度 #80-#120，高 MRR，用于粗加工。精细研磨：
粒度 #400-#800，抛光前使用。超细研磨
粒度 #1000-#3000，表面粗糙度 Ra < 0.05 µm。
流程提示：
保持稳定的冷却液流量，防止热冲击。
使用低进给速度（精细级≤0.02 毫米/分钟）。
经常对车轮进行修整，以保持钻石的曝光率。
可实现的典型公差： ±2-5 微米表面粗糙度 Ra 0.02-0.05 微米.
使用金刚石刀具进行数控铣削
对于复杂的几何形状，可使用配备金刚石涂层或 PCD 刀具的 4 轴或 5 轴数控铣床。
主要考虑因素：
主轴转速 20,000-60,000 转/分钟
进料速度： 10-50 毫米/分钟
切割深度 每次通过 1-10 微米
冷却液： 精确流量控制的空气或油雾
这种工艺可以制造出 精密孔、槽和 3D 轮廓 在碳化硅衬底中，同时保持尺寸精度达 ±0.001 毫米
典型应用
半导体设备：
碳化硅晶片载体、感应器和蚀刻室组件具有高导热性和耐等离子体性。航空航天
用于发动机和热保护系统的轻质结构部件和高温轴承。光学系统：
要求尺寸稳定和热膨胀率低的镜面基板和望远镜结构。真空和激光系统：
具有出色刚度和超平表面的结构支架和外壳。
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