Skip to main content
Erschienen in: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 11-12/2021

20.07.2021 | ORIGINAL ARTICLE

Effect of temperature on ductile-to-brittle transition in diamond cutting of silicon

verfasst von: Wenbin He, Changlin Liu, Guoqing Xu, Jianguo Zhang, Junfeng Xiao, Xiao Chen, Jianfeng Xu

Erschienen in: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology | Ausgabe 11-12/2021

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Ultra-precision machining of single-crystal silicon can be realized by applying single-point diamond turning with micro-laser-assisted machining technology, through which the ductility of silicon can be enhanced. However, it is difficult to explain the role of temperature accurately in such technology in a traditional manner. In this study, numerical simulation technology was utilized to obtain the temperature distribution conquering the limitations of the traditional measurement method. Besides, a diamond grooving simulation model considering the temperature effect was developed using the smoothed particle hydrodynamics (SPH) algorithm. The shortcoming of the accuracy of calculation brought by applying the finite element method can be overcome effectively. By analyzing the evolutions of cutting force, the ductile-to-brittle transition behavior was distinguished. The comparison of the quantitative values of critical depths of cut between the simulations and grooving experiments corroborated the high accuracy of the as-established SPH model. In addition, the significance of temperature on ductile-to-brittle transition is successfully divulged. The simulation results demonstrate that the critical depth of cut of ductile-to-brittle transition increases in pace with an increase in temperature due to the thermal softening effect, indicating the enhancement of ductile response of the material. This study provides a novel method for the investigation of ductile-to-brittle transition mechanism and the optimization of processing parameters of single-crystal silicon.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
10.
Zurück zum Zitat Ravindra D (2011) Ductile mode material removal of ceramics and semiconductors. Western Michigan University, Dissertation Ravindra D (2011) Ductile mode material removal of ceramics and semiconductors. Western Michigan University, Dissertation
11.
Zurück zum Zitat Ravindra D, Kode SK, Stroshine C, Morrison D, Mitchell M (2017) Micro-laser assisted machining: the future of manufacturing silicon optics. In: Optifab 2017. International Society for Optics and Photonics, p 104480X. https://doi.org/10.1117/12.2281044 Ravindra D, Kode SK, Stroshine C, Morrison D, Mitchell M (2017) Micro-laser assisted machining: the future of manufacturing silicon optics. In: Optifab 2017. International Society for Optics and Photonics, p 104480X. https://​doi.​org/​10.​1117/​12.​2281044
Metadaten
Titel
Effect of temperature on ductile-to-brittle transition in diamond cutting of silicon
verfasst von
Wenbin He
Changlin Liu
Guoqing Xu
Jianguo Zhang
Junfeng Xiao
Xiao Chen
Jianfeng Xu
Publikationsdatum
20.07.2021
Verlag
Springer London
Erschienen in
The International Journal of Advanced Manufacturing Technology / Ausgabe 11-12/2021
Print ISSN: 0268-3768
Elektronische ISSN: 1433-3015
DOI
https://doi.org/10.1007/s00170-021-07701-3

Weitere Artikel der Ausgabe 11-12/2021

The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 11-12/2021 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.