综述:磁性辅助精加工用磁性磨料的制备方法及其材料去除机制的综合评述

【字体: 时间:2025年09月04日 来源:Journal of Magnetism and Magnetic Materials 3

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  这篇综述系统梳理了磁性辅助精加工(MAF)技术中磁性磨料的分类、制备工艺创新及材料去除机制。文章对比分析了传统混合/烧结/沉积法与新型粘弹性/核壳结构磨料的制备原理,重点探讨了等离子熔覆/化学镀等先进涂层工艺在核壳磨料中的应用突破,并建立了磨料粒径比与去除深度的理论模型,为精密制造领域实现0.1?μm级表面粗糙度提供了工艺优化路径。

  

磁性辅助精加工(MAF)技术作为一种新兴表面抛光方法,正在精密制造领域引发革命性变革。该技术通过磁场调控磨料形成柔性研磨层,能实现复杂曲面、微型结构及难加工材料的纳米级抛光,表面粗糙度可达0.1?μm以下。

The preparation methods of conventional magnetic abrasives

传统磁性磨料主要采用混合法、烧结法和快速凝固雾化法制备。其中烧结法制备的Fe-Al2O3复合磨料兼具高磁导率和耐磨性,但存在磨粒分布不均的缺陷。沉积法则可制备出粒径10?μm以下的纳米晶磨料,特别适合硅晶圆等精密器件抛光。

The preparation methods of viscoelastic magnetic abrasives

新型粘弹性磁磨料突破性地将微米级铁磁颗粒与聚二甲基硅氧烷(PDMS)结合,通过热固化成型工艺使磨料具备动态刚度可调特性。实验表明,该磨料在加工心血管支架时可将边缘毛刺高度控制在50?nm以内。

The preparation methods of core–shell magnetic abrasives

核壳结构磨料采用原位合金化技术,在WC核心表面包覆Nd-Fe-B磁性层,其矫顽力达1194?kA/m。等离子弧熔覆工艺制备的TiC@Fe核壳磨料更展现出惊人的高温稳定性,在800℃工况下仍保持优异研磨性能。

Challenges and future prospects

当前MAF技术面临磨料微型化与球形化的双重挑战。未来发展方向包括:开发亚微米级单分散球形磨料、建立多物理场耦合去除模型,以及将人工智能技术引入工艺参数优化系统。山东理工大学研发的三坐标数字磁粒研磨装置已实现加工轨迹自动编程,标志着我国在该领域正快速追赶国际先进水平。

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