Способ обработки монокристаллов

 

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ МОНОКРИСТАЛЛОВ , включающий ориентирование монокристалла и резание по заданной плоскости в заданном направлении, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки хрупких металлических монокристаллов с объемно центрированной кубической решеткой, резание проводят по плоскости , наклоненной к nJVtjfKocTH fHO или {111, на угол менее или равный 15. 100У ою

COOS СОВЕТСКИХ

CCI

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРОРОРА\(ОАРДАТТОАСТОУ

РС111) 111 Ъ!

Ь (21) 3609138/23-26 (22) 1$.04.83 (46) 07.12.84. Бюл. И 45 (72) Д.Н.Клауч, А.E.Áèê, М.С.Ильин, и М.Е.Кущева (71) Научно-производственное объединение по технологйи машиностроения

",ЦНИИТмаш" (53) 621.315.-592(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 366086, кл. В 28 D 5/00, 1970.

2. Авторское свипетельсво СССР

9 352771, кл. В 28 D 5/00, 1970.

3. Заявка ФРГ Ф 1464712, кл. В 28 0 5/00, 1971 (прототип)..Я0„„1 32?920 А

g g С 30 В 33/00; В 28 D 5/00 (54) (57) 1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ МОНО-

КРИСТАЛЛОВ, включающий ориентирование монокристалла и резание по заданной плоскости в заданном направлении, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки хрупких металлических монокристаллов с объемно центрированной кубической решеткой, резание проводят по плоскости, наклоненной к ш ".скости (110) или (111, на угол менее или равный 15 .

1127920

2. Способ по и.1, о т л и ч а юшийся тем, что., резание по плоскости, наклоненной к плоскости

1110) на угол менее или равный 15 проводят в направлении, лежащем в угловом диапазоне между проекциями на данную плоскость направлений

<111), расположенньх в плоскости

1110j, содержащем проекцию направления

<110>,находящегося в плоскости (110).

Изобретение относится к обработке резанием металлических монокристаллов с объемно центрированной кубической кристаллической решеткой, преимущественно хрупких, и может быть использовано в приборостроении, светотехнике, энергомашиностроении.

Известен способ разрезки хрупкого неметаллического монокристалла синтетического корунда. Кристаллы корунда разрезают под углом 60 к главной оптической оси, совпадающей с вектором максимальной твердости кристалла(1 ).

Однако при обработке резанием хрупких металлических монокристаллов, например вольфрама или молибдена, применение данного способа невозможно, поскольку вольфрам и молибден имеют отличный от синтетического ко",. рунда тип кристаллической решетки.

Известен также способ разрезки неметаллических монокристаллов полупроводников. Пластины полупроводников разрезают на кристаллы, путем царапания алмазным резцом вдоль следов энергетически слабых кристаллографических плоскостей(2).

При резании данным способом хрупких металлических монокристаллов, .например.при царапании вдоль следов кристаллографической плоскости 1 100 ), образуется поверхность низкого качества, изобилующая дефектами в виде трещин и сколов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является спо. соб резки путем расщепления резцом монокристаллов чистых полупроводников или их соединений по кристаллографи3. Способ по п.1, отличаюшийся тем, что,резание по плоскости, наклоненной к плоскости I111) на угол менее или равный 15О, проводят в направлении, лежащем в угловом диапазоне между проекциями на. данную плоскость направлений, расположенных в плоскости 111! под углом менее или равным 8 к направлению (110 ). ческим плоскостям (110) или (1113 .

По известному способу точно ориентируют плоскость расщепления относительно режущего инструмента с помощью рентгеновских лучей и далее раскалывают кристалл по плоскостям (110 или(111 острым резцом, прилагая к нему усилие в направлении, параллельном плоскости 110 или 111 соответственно(3 ).

Однако при резании известным способом хрупких металлических монокристаллов по плоскости 110) или (111) образуется поверхность низкого xàчества. Кроме того, при использовании известного способа возникают трудности, связанные с необходимостью точной кристаллографической ориентировки монокристалла, в особенности при резании большого числа кристаллов.

В хрупких металлических кристаллах с объемно центрированной кубической

l решеткой существует ограниченный диапазон плоскостей и направлений, резание по которым характеризуется получением обработанной поверхности без трещин и сколов. Резание по плоскостям и направлениям вне этого диапазона проводить нежелательно иэ-за вероятности растрескивания заготовок или получения на поверхности дефектов в виде трещин и сколов.

На практике при обработке плоскостей кристалла необходимо заранее установить, возможно :ли резание по этой плоскости. Кроме того, часто возникает задача обработки плоскости в кристалле произвольной формы.

3 112

Целью изобретения является повышение качества обработки хрупких металлических монокристаллов с объемно центрированной кубической решет- кой.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки монокристаллов с ориентированием монокристалла и резание по заданной плоскости в заданном направлении, резание проводят по плоскости, наклоненной к плоскости (110) или 111), на угол менее или равный 15 .

Кроме того, резание по плоскости, наклоненной к плоскости (110 } на

15 угол менее или равный 15, проводят в направлении, лежащем в угловом диапазоне между проекциями на данную плоскость направлений (111> расположенных в плоскости!110}, содержащем проекцию направления (110), находяще20 гося в плоскости (110».

Причем резание по плоскости, наклоненной к плоскости (111» на угол менее или равный 15, проводят в на25 правлении, лежащем в угловом диапазоне между проекциями на данную плоскость направлений, расположенных в. плоскости 111 1)под углом менее или равным 8 к направлению (110 >.

На фиг.1 показано расположение плоскости и направлений резания по отношению к плоскости (110»; на фиг.2 — расположение плоскости .и .направлений резания по отношению к плоскости (111»; на фиг.З вЂ” взаимное З5 расположение резца . и кристалла при обработке.

При резании по плоскостям и направлениям предлагаемым способом образуется поверхность хорошего качества 4б за счет того,,что в зоне резания происходит пластическая деформация срезаемого слоя, и .процесс резания протекает. непрерывно. При резании по плоскостям, отклоненным на угол 45 более 15 от плоскости (1 10) или (111), а также при резании в направлениях, не лежащих в предлагаемых диапазонах направлений, образуется поверхность низкого качества, что объясняется образованием стружки путем отрыва частиц срезаемого слоя по плоскостям хрупкого разрушения

11ОО» и нестабильностью деформационных процессов в зоне резания. 55

На фиг.1 представлен пример расположения плоскости резания в монокристапле, где 1 — плоскость (110 », 7920 Л

2 — плоскость резания, наклоненная на угол c(менее или равный 15 к плоскости (110», 3 — диапазон направ лений резания. Буквой P обозначены проекции направлений, лежащих в плоскости (110) на плоскость обработки.

На фиг.2 представлен пример расположения плоскости резания в монокристалле, где 1 — плоскость (1113, 2 — плоскость резания, наклоненная к плоскости (111» на угол а(,, менее или равный 15, 3 — диапазон направлений резания. Буквой P обозначены проекции направлений, лежащих в плоскости 1111» на плоскость обработки.

Пример 1. Производят обработку плоскости на прутке иэ монокристаллического вольфрама ориентации (100) (фиг.3).

Ориентируют монокристаллическую заготовку 1 относительно резца 2 любым. известным способом, например по линиям 3 травления так, чтобы плоскость 4 обработки оказалась наклоненной к плоскости (110 )- 5 о под углом примерно 2," режут по плоскости 4 в направлении проекции C 110>, Резание производят со скоростью

10 м/мин, подачей 0,1 мм/ход резцом из твердого сплава ВК10 ХОМ (у = с(=. с ., = Г, =10, Ч-45, r = 0;5 мм) с охлаждением 57.-ной эмульсией ЭГТ.

З этом случае измеренное значение шероховатости равно:йц = 1,75 мкм.

Для сравнения, шероховатость плоскости монокристалл% вольфрама, обработанного по известному способу, оценивается примерно в и 40 мкм.

Пример 2. Производят обработку прутка монокристаллического молибдена ориентации (110).

Ионокристаллическая заготовка ориентируется относительно режущего инструмента так, чтобы плоскость обработки оказалась наклоненной к,плос" кости (110) (в данном примере, к плоскости перпендикулярной направлению роста кристалла) углом до 5

Аналогично обрабатывается вторая сторона пластины.

Резание производят со скоростью Y = 20 м/мин,-. подачей

0,15 мм/ход, резцом из твердого сплава ВК-8 (g=k =о(„М,= 10 9 60

r = 1 .мм, фаска — 0,2 мм,g =-15 ) с охлаждением 5Z-ной эмульсией

Аквол 2.

1127920

<ио) $ /f0) Р l®

33ЦЦЯК Заказ 8990/20 Тираж 351 Подписное

Фидваа ППП "Патент", г.Уагород, уа.Проектная, 4

В этом случае измеренное значение шероховатости обработанной поверхности равно Р 1,5 мкм.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно повысить качество обрабатываемой поверхности хрупких металлических мо« нокристаллов с обькмно центриро; ванной кристаллической решет5 кой.

<юо)

Фиг. я