微磨料浆体射流(Micro Abrasive Suspension Jet,简称MASJ)加工技术是近年来刚刚提出的应用于硬脆性材料微细加工的新思路与方法。它是预先按指定配方将细磨料、各种添加剂与水制成悬浮浆体,再增压浆体并让其通过微细喷嘴形成凝聚性更强(射流直径可小于100μm)、打击力更强的非牛顿流体,高速冲击作用于工件表面,借助于磨料粒子的高速碰撞剪切等多种作用去除材料的。较之于传统的微细加工技术,微磨料浆体射流加工技术的优点在于它的加工工具是液体状的,无热影响区,尺寸精度易于控制;并且由于在加工过程中浆体不断流动,能保证工件温度不变,不改变材料的力学和化学性能,同时能自动清除加工下来的碎屑;射流直径可小于100μm,且在同样条件下的加工效率是磨料水射流的五倍多,因此特别适用于硬脆性材料的微细加工。本文首先通过对微磨料浆体射流加工装置的磨料罐、辅助装置等进行改进,在一定程度上解决了微磨料浆体射流加工系统堵塞难题;其次提出了微磨料浆体射流加工浆体的主要成分(SBN分散剂用量、聚丙烯酰胺种类、分子量、浓度及磨料种类)的选择原则,并通过实验验证其对浆体性能评价指标的影响,得出了各实验条件下优化的“分配比”,确定了选料原则和主要参数取值区间;接着研究了喷嘴的材料和结构参数对射流凝聚性、喷嘴磨损的影响;最后研究了微磨料浆体射流加工时喷射压力、喷射时间、喷射靶距、磨料浓度、走刀速度、走刀次数对钻孔和切槽效果(工件加工后的显微形状、孔径、孔深、材料去除质量、顶部切口宽度、底部切口宽度、切缝轮廓、切面)等的影响;并通过对钻孔和切槽过程的在线观察,分析了钻孔和切槽时射流的流态与钻孔孔型以及槽切口、切缝质量的关系,最终实现了顶部槽宽度0.4 mm的1.6 mm深槽加工和0.5 mm的微孔加工。主要结论如下:1.利用漩涡产生的原理对磨料罐进行改进,试验验证这可有效防止磨料沉淀和喷嘴堵塞。2.提出针对四种磨料种类(石榴石、白刚玉、棕刚玉和碳化硼)在不同磨料浓度时的SBN分散剂最佳用量。3.提出配制溶解充分又不聚团的适合微加工的聚丙烯酰胺浆糊的程序;实验发现适用于微磨料浆体射流加工的聚丙烯酰胺添加剂是500万分子量非离子型的聚丙烯酰胺;存在最佳的聚丙烯酰胺浓度,使浆体粘度合理,获得大的孔深、去除质量及较好孔型圆度;4.磨料的种类对钻孔效果有一定的影响,其中碳化硼加工效果最好,但白刚玉性价较高;5.研究结果显示:不同长径比的喷嘴,其凝聚性不同,存在最佳的长径比,使射流凝聚性最好;在浆体配方一样的前提下,不锈钢针头的管径越小,喷射压力越高,磨损越厉害。6.微磨料浆体射流钻孔加工时,喷射压力、喷射时间的增大均会加大微磨料水射流加工去除质量,喷射靶距反之。其中喷射时间的变化对孔深、材料去除量的影响最显著;在本实验条件下,当压力升高到12MPa时,孔深增加缓慢,但孔径增加加快;喷射靶距为5 mm时,射流发散厉害;存在一个最佳的磨料浓度值。7.微磨料浆体射流切槽加工时,喷射压力增大,有利于获取大的切深和较好的切口;二次走刀比一次走刀有利于获得平整的切口;走刀速度对切缝质量影响较为显著;喷射靶距的变化对切口质量和切缝形状也有较大影响,可根据射流基本参数确定喷射靶距的最佳值;存在一个最佳的磨料浓度值,使切深较大且切缝质量较好。