金刚石和氮化碳涂层刀具加工高硅铝合金

为提高硬质合金刀具加工高硅铝合金的生产率及使用寿命,文章采用金刚石薄膜刀具和氮化碳涂层刀具来对比硬质合金刀具加工高硅铝合金的加工性能;试验结果表明,金刚石薄膜刀具干切削加工的表面粗糙度值较小,氮化碳涂层刀具干切削高硅铝合金与金刚石薄膜刀具相比,积屑瘤较小,是适合加工高硅铝合金的刀具材料。     

振动参数对金刚石切削不锈钢零件影响规律研究

为减轻金刚石刀具的磨损,提高工件表面加工质量,采用超声振动的方法切削不锈钢零件．研究了不同振动参数对工件表面粗糙度和刀具磨损量的影响规律．对刀具的振动频率和振幅的影响进行了理论分析．在精密车床上进行了金刚石刀具超声振动切削不锈钢零件的加工实验．结果表明：振动参数对工件表面粗糙度和刀具寿命有较大的影响．在一定条件下,振幅越小,加工表面粗糙度越大,刀具磨损越快;振动频率越高,加工表面粗糙度越小,工具磨损越轻．     

离子轰击对金刚石核形成能影响的理论探讨

金刚石核化是制备金刚石薄膜的关键。目前,负偏压是增强金刚石核化最有效的方法。本工作着重计算了在负偏压增强金刚石核化的过程中,金刚石在离子对衬底表面进行轰击导致衬底表面产生微缺陷（凹坑）上成核的形成能,给出了金刚石的核化能,核化密度以及核化速率与凹坑密度的解析函数。结果表明金刚石的核化能随凹坑密度的增大而降低,从而导致核化密度及核化速率的提高,与文献中的实验结果相一致。分析和讨论了凹坑降低金刚石核形成能的原因。     

飞秒激光对单晶金刚石刀具表面的加工

刀具切削是典型的力热耦合摩擦过程,易产生大量的热量,同时切削屑也会对刀具表面产生一定的损伤。运用飞秒激光对单晶金刚石刀具表面进行加工,表面微纳结构可以存储一定的切削液,增大刀具表面同切削面的接触面,减小摩擦力,提高散热能力,有效延长金刚石刀具的寿命。同时飞秒激光加工技术具有较高的加工效率,操作简便,因此能够在单晶金刚石刀具的工具中得到广泛应用。该文在这一基础上,就飞秒激光对单晶金刚石刀具表面加工展开简要的论述与探讨。     

聚晶金刚石的电火花加工蚀除机理研究

在自制的实验装置上进行了单脉冲放电实验,并采用电子扫描显微镜对放电蚀除凹坑的微观形貌进行观察。研究表明,聚晶金刚石电火花加工时,金属粘结剂熔化或汽化造成金刚石颗粒的脱落是材料蚀除的主要形式,金刚石颗粒也会因温度急剧升高形成崩裂而去除。此外,蚀除凹坑周围的金刚石还存在着石墨化的现象。     

掺硼金刚石薄膜涂层刀具的制备及试验研究

采用偏压增强热丝化学气相沉积法,以硼酸三甲酯为掺杂源,以WC-Co硬质合金刀具为衬底,制备了不同掺硼浓度的金刚石薄膜涂层刀具.通过采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱及压痕测试对涂层刀具的表面形貌、薄膜质量和膜-基附着力进行了研究,分析了硼元素对薄膜质量和刀具性能的影响.研究结果表明:硼掺杂可以有效抑制刀具表层钴的扩散,改变金刚石薄膜的成分;掺硼金刚石薄膜的晶粒取向主要是{111},随着掺硼浓度的增加,金刚石薄膜的晶粒变小,平均晶粒尺寸从10 μm下降到2 μm;金刚石薄膜的拉曼光谱中心声子线随着掺硼浓度的增加向低频方向漂移,强度降低,且出现多晶石墨峰;涂层的膜-基附着力在硼碳摩尔比B/C=3×10-3时最佳.通过对碳化硅颗粒增强铝基复合材料的切削加工试验表明,在适当的掺硼浓度下金刚石薄膜涂层刀具的切削性能得到了显著改善.     

金刚石颗粒表面镀铜层的控制氧化

为了改善熔融玻璃对金刚石颗粒的润湿,需要对镀铜金刚石颗粒在一定气氛下进行控制氧化,从而在其表面获得一定厚度的Cu2O层.通过对金刚石颗粒表面镀铜层氧化的热力学计算,确定了在650℃、露点温度为20℃的N2/H2O二元混合气氛中进行氧化.氧化的动力学研究表明,在此条件下金刚石颗粒表面镀铜层的氧化符合抛物线规律,其抛物线速度常数为1.127 5×10-12g2.cm-4.min-1.在动力学研究的基础上,本实验选择氧化时间为40 min.XRD实验结果表明,氧化后的金刚石颗粒表面只有Cu和Cu2O,未生成CuO.     

金刚石/硅复合材料的制备和导热性能

为探索新型热沉用散热材料,采用高温高压方法烧结制备了金刚石/硅复合材料,并研究了金刚石大小粒度混粉、金刚石含量、渗硅工艺以及金刚石表面镀钛对复合材料的致密度和导热性能的影响.结果表明:在大粒度金刚石粉中掺入小粒度金刚石粉、渗硅和金刚石表面镀钛处理都可提高金刚石/硅复合材料的致密度和热导率;随着金刚石含量增大,复合材料热导率提高;其中75/63μm镀钛金刚石颗粒与40/7μm金刚石颗粒的混粉,当混粉质量分数为95%时,在4～5GPa、1400℃高温高压渗硅烧结,金刚石/硅复合材料的热导率可高达468.3W·m-1·K-1.     

LaCl_3·7H_2O对金刚石工具性能的影响

以普通亮镍镀液为基础,分别制备亮镍和镍镧镀层表面及截面试样,用显微硬度计观察表面、断面组织并测定硬度:在万能外圆磨床上进行内圆磨削试验,计算金刚石工具的磨削比,比较了稀土改善亮镍镀层的能力。研究结果表明,在镀液中添加稀土可以提高亮镍镀层的硬度和金刚石工具的磨削比。     

金刚石刀具的圆柱母光栅微加工基础研究

精密长光栅作为高档数控机床中的核心部件,其制造能力和精度直接影响着数控机床的制造水平.针对纳米滚压印技术制备长光栅中的核心部件即圆柱母光栅的制造开展了深入研究,探讨了母光栅刻划用金刚石刀具的聚焦离子束(FIB)制备技术,以及微刻划过程中切削参数对圆柱母光栅加工质量的影响规律.研究发现,聚焦离子束加工单晶金刚石材料时会存在沟道效应,影响所制备的金刚石刀具及其加工母光栅的形状精度.从改善离子束束流分布的均匀性、FIB加工参数优化等角度建立了有效克服FIB加工沟道效应的方法.通过DEFORM有限元模拟实验和超精密母光栅刻划实验,优化金刚石刀具刀尖角和微刻划加工速度,研究了抑制母光栅加工中微尺度毛刺的有效方法,最终获得了高精度母光栅刻划结果.     

聚晶金刚石刀具的研究

聚晶金刚石刀具研究课题是机电部预研基金项目。1989年立题,1992年12月26日通过机电部鉴定。本课题在解决了聚晶金刚石复合片的加工技术的前提下,研制了加工硅铝合金、铜基粉末冶金等有色金属材料的切削刀具和加工石英玻璃、石墨电极、花岗岩、砂轮等非金属材料的切削刀具,为不少企业解决了生产难题,获得了很高的技术和经济效益。事实证明,聚晶金刚石刀具是一种用途很广、性能优越的刀具,有极广     

单晶硅纳米切削过程中微沟槽结构金刚石刀具切削性能的分子动力学模拟

基于分子动力学,利用LAMMPS和OVITO软件对单晶硅纳米切削过程进行模拟,研究了V形微沟槽结构对金刚石刀具切削性能的影响。结果表明,在金刚石刀具后刀面构建一定深度的V形微沟槽能够减少工件亚表面损伤,同时也对工件加工质量及刀具抗磨损性能产生了明显影响,当微沟槽深度为0.75 nm时,金刚石刀具切削性能最佳。     

金刚石涂层刀具干切削硅铝合金性能研究

由于金刚石薄膜涂层具有与天然金刚石相同的高硬度、低摩擦系数、高耐磨和高导热优异性能,因此适用于车削和现代高速干式切削加工,尤其高速切削硅铝合金可提高生产率。文章通过用金刚石薄膜涂层刀具对硅铝合金进行干式切削,探讨其切削性能。试验结果表明,金刚石薄膜涂层刀具磨损是由薄膜显微断裂而逐渐脱落的过程,进给量是影响工件表面粗糙度的主要因素。     

超细晶粒金刚石涂层钻头的制备与实验

以钻头为例，根据其复杂形状衬底的特点，研究了一种新的化学预处理方法，并在传统化学气相沉积(CVD)工艺的基础上发展了一种新的CVD分阶段沉积法．实验以氢气和丙酮为原料，采用电子增强热丝CVD法在复杂形状硬质合金(WC-Co)钻头最外表面复合涂覆一层超细晶粒金刚石薄膜，并对碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行了钻削实验．结果表明，所制备的超细晶粒金刚石涂层薄膜表面光滑，晶粒尺寸细小，涂层质量良好．提高和改善了涂层刀具的耐用度和切削性能．     

化学复合镀金刚石颗粒场发射性能的研究

研究了采用化学镀方法处理的金刚石颗粒场发射性能;并通过计算对金刚石薄膜场发射特点和场发射机制作出尝试性的理论探讨.经过处理,化学复合镀金刚石颗粒表现出良好的场发射性能:在真空度为10-4Pa的测试室中,其阈值电压为5V/μm,实验表明金刚石表面的镀银层有利于场发射的进行.     

电镀金刚石刀具钻削碳纤维复合材料磨粒磨损特征研究

采用电镀金刚石钻磨组合刀具钻削碳纤维复合材料能够有效地减小或消除毛刺和分层等加工缺陷,刀具的使用寿命主要取决于电镀金刚石磨粒的使用寿命．为此,对研制的刀具表面电镀金刚石磨粒的加工磨损形态进行了系统的统计观测．研究结果表明：采用电镀金刚石钻磨组合刀具钻削T300碳纤维复合材料过程中,电镀层的金刚石磨粒具有独特的初期不稳定磨损、混合磨损和正常磨损3个阶段,其磨损形态与钻削产生的轴向力具有显著的线性关系．随着钻孔数目的增加,钻磨孔的轴向力逐渐增大,但是加工出的孔径在刀具经过初期磨损后仍然能够较长时间地稳定在0．024mm误差范围内．     

聚晶金刚石刀具低温冷却铣削Cf/SiC磨损机理

采用聚晶金刚石(PCD)刀具对C_f/SiC陶瓷基复合材料进行干式和低温冷却铣削试验,获得了PCD刀具在干式和低温冷却铣削条件下的前刀面和后刀面磨损形貌,测得了不同铣削长度所对应的主切削力和后刀面磨损量,分析了PCD刀具在不同铣削条件下的磨损机理及寿命可靠性。研究表明:在低温冷却条件下,PCD刀具以磨粒磨损为主要磨损机理,失效表面存在明显沟槽磨损和大量长条状划痕;而在干式铣削条件下,PCD刀具以磨粒磨损和局部氧化磨损为主要磨损机理,失效表面呈现均匀的磨损带;低温冷却使PCD刀具有效使用寿命提高约100%。     

镍—金刚石复合电镀的研究

研究耐磨性镍－金刚石复合镀层的共沉积过程，讨论镀液中金刚石微粒的悬浮量，镀液温度和阴极电流 对复合镀层中金刚石共沉积量的影响结果表明：选择适当的共沉积参数，可制备出金刚石微粒弥散较为均匀的耐磨复合镀层，镍－金刚石共沉积机理符合Ｇｕｇｌｉｅｌｍｉ的两步吸附模型，其速度控制步骤为强吸附步骤。     

CVD金刚石涂层刀具附着力的研究

以压痕法涂层破碎时的负荷来评估附着力,采用稀盐酸对衬底进行表面处理,在ＣＶＤ沉积过程中添加适量粘结促进剂以压抑金属钴的催化墨化作用,沉积合适的厚度,可在硬质合金衬底上得到高附着力的金刚石涂层刀具．用该刀具对含碳化硅颗粒的铝基复合材料进行切削试验,得到了满意的结果．     

基体预处理方式对合成类金刚石薄膜的影响

研究了不同的钛基体预处理方式对先驱聚合物合成类金刚石薄膜的影响,结果表明8字形研磨和平行研磨方式处理的基体上都长出了类金刚石薄膜,但是其表面形貌有很大的差别,平行研磨方式处理基体表面所引入的缺陷有利于金刚石相形成：引入中间过渡层镍Ni,可以增强薄膜与不锈钢基体的结合力,有利于金刚石的生成,XRD谱中可以看到弱的金刚石衍射峰;讨论了类金刚石薄膜中金刚石晶体生长的机制。