液相烧结法聚晶金刚石微观结构及其力学性能研究

笔者在高温高压条件下,以粒度为5μm的金刚石微粉为原材料,采用液相烧结法制备了聚晶金刚石拉丝模坯,分别研究了烧结温度和烧结时间,对其微观结构以及力学性能的影响,最后探讨了PCD拉丝模坯材料的烧结过程和机理。结果表明:聚晶金刚石拉丝模坯的力学性能(磨耗比、维氏硬度)均随着烧结时间的增大先增加后降低,在烧结时间为180 s时达到最大,烧结时间过短,其微观组织孔隙较大,烧结时间过长,金刚石石墨化严重;而在以烧结温度为变量的对比实验中发现,聚晶金刚石拉丝模坯的力学性能随着烧结温度的增加先变大后减小,在烧结温度为1 550℃时达到最大,烧结温度过低,金刚石晶粒棱角分明,晶粒间隙较大,而烧结温度过高,晶粒发生异常生长。所以,在压力为5.7 GPa,温度为1 550℃,烧结时间180 s的条件下进行液相烧结得到的聚晶金刚石的力学性能最佳。     

纳米PCD材料合成的技术难点

文章探讨了高温高压法制备纳米PCD材料技术的研究现状及存在的问题,针对纳米金刚石纯化技术、表面净化技术,以及高压烧结中表面石墨化、塑性变形、纳米聚晶形成与再结晶晶粒长大控制等关键技术难点进行分析,期望能为今后纳米PCD材料的应用开发提供理论上的帮助.     

不同硅基聚晶金刚石微观组织结构的对比分析

文章对三种硅基聚晶金刚石的显微形貌和组织结构进行了分析,研究了其在金刚石粒度分布、粘结剂种类及含量、磨耗比等方面的差异。研究发现,硅基聚晶金刚石选用的粘结剂含量和种类均有所不同,样品的粘结含量分布在(10~20)wt%之间;选用的金刚石粒度也差异较大,较细粒度的PCD材料综合性能最佳;硅基聚晶金刚石的粘结剂主要为碳化物形成元素Si、Ti等,通过与金刚石反应形成结合牢固的金刚石-碳化物复合材料;部分PCD材料中存在着单质粘结剂或石墨残留,质量有待进一步改善。     

不同粒度金刚石微粉对PCD微结构与性能的影响

在烧结温度为1550℃、合成压力为5.7士0.1GPa、烧结时间180s时,采用国产六面顶压机进行了微米级聚晶金刚石的合成试验,研究不同粒度(10μm、5μm、2μm,1μm)的金刚石微粉对合成的PCD微结构与性能的影响.分别采用了SME、XRD和Raman对合成的PCD样品的微结构进行表征,并测试其耐磨性和耐热性.结果表明,PCD试样中均形成了D-D结合,且当金刚石原料粒度为2μm时,样品中存在石墨;随着金刚石原料粒度的减小,Co元素的扩散更加均匀,合成PCD样品的磨耗比越小,耐热温度越低.     

人造金刚石用石墨性能的研究

用于合成金刚石的石墨具有三个功用——碳源、热源和受压介质，其性能直接关系着金刚石的质量。文章针对人造金刚石用石墨材料主要性能的研究进行了综述，包括石墨化度、气孔率（体积密度）、灰分（纯度）、电阻率以及晶体结构等等。提出在选择合成金刚石用石墨材料时，应综合考虑其满足不同功用的各项性能，同时还要结合具体的生产条件。认为满足合成设备大型化和粉末工艺的粉状石墨和辅助加热用的石墨材料将是人造金刚石用石墨材料发展的新亮点。     

豫金刚石形势分析

聚晶金刚石（PCD）材料、聚晶立方氮化硼（PcBN）材料,是金刚石或cBN微粉在高温高压下合成在硬质合金基体上的,它克服了金刚石、cBN单晶各向异性的特点,具有高硬度及高耐磨性,是理想的刀具材料,被广泛应用于汽车、航空、航天、建材等领域的加工。合成的PCD、PcBN片外圆形状不规则,表面不平整。     

合成温度对生长型金刚石聚晶微观形貌的影响

在国产六面顶高压设备上，通过触媒溶剂的熔渗技术，成功制备出了优质的生长型金刚石聚晶（PCD）。为了研究合成温度对生长型金刚石聚晶的影响，分别采用光学显微镜和扫描电镜（SEM），对压力为5．6GPa、不同合成温度条件下制备的生长型金刚石聚晶的微观形貌进行了测试分析，并借助能谱面扫描对聚晶样品内部成分分布进行了检测。研究了不同合成温度条件下触媒溶剂的熔渗和金刚石微晶的再生长特征。结果表明，不同的合成温度下，金刚石再生长的驱动力和速度不同，最终导致金刚石聚晶粘接效果不同。在合适的温度条件下，制备了质地均匀、致密的优质生长型金刚石聚晶。     

新一代环氧树脂固化剂的研究

研究了缩聚法合成天然长链取代酚醛胺固化剂（PCD），并对其固化环氧树脂（EP）的形成过程以及产物PCD—EP的力学性能等进行了探讨。红外光谱分析表明，羟甲基与多元胺氨基发生了缩合反应，接着其侧链氧化交联聚合得到PCD；PCD固化EP的过程中环氧基开环与氨基活泼氢发生加成反应，从而引起PCD—EP的进一步交联聚合。并得出n（腰果酚）：n（甲醛）：n（二乙烯三胺）物质的量比为1．0：1．0：1．1时，合成的PCD固化剂综合性能最佳。     

纳秒激光加工PCD表面织构的摩擦磨损行为研究

采用最大功率100 W,脉冲宽度120 ns,重复频率50 MHz的纳秒激光在聚晶金刚石(PCD)复合片表面加工了名义深度分别为50 m、150 m的等边三角形截面槽型织构。采用光学干涉显微镜、光学金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线光电子仪等分析表征表面形貌组织;采用球盘式摩擦磨损仪研究了织构对PCD样片的摩擦行为影响。研究结果表明,织构表面的粗糙度随着纳秒激光刻蚀时间增加而增加。纳秒激光织构化导致表面金刚石发生严重石墨化。纳秒激光加工的DG 150槽型织构在2~10 N载荷范围内具有最佳的耐磨性。     

PCD铣刨刀具完善了维特根旋转式刀具系列

正得益于最新的刀具结构设计及材料,PCD铣刨刀具尤其适用于面层修复。聚晶金刚石制造的刀尖,高度耐磨,具有超长使用寿命。纵向磨损轻微,确保铣刨面平整均匀以及持续的切削动力。PCD铣刨刀具很好地补充了现有传统碳化物刀尖刀具的产品范围,能够满足特殊应用工况的需求。PCD(聚晶金刚石)是由碳和碳化物合成的一种高精密材料。PCD刀尖由不同材料层构成:金刚石颗粒聚集的上表层、中间层以及碳化钨基底。PCD刀尖基本上就是带有金刚石镀层的碳化物刀尖。中间层是维特根