合成金刚石用硬质合金顶锤的冷却方式对顶锤使用寿命及合成质量的影响

为延长合成金刚石用硬质合金顶锤使用寿命,改善金刚石合成质量,研究了硬质合金顶锤的冷却方式并加以优化。将冷却水通过加热顶锤,使之保持在一个相对较低的温度,以减少顶锤消耗;但冷却加热顶锤的同时,这一措施也导致腔体内部温度场不均匀,连聚晶的比例增加了8%。经研究分析,将6个硬质合金顶锤同时冷却,独立调节冷却水流量,使各个顶锤按照预期的效果进行冷却,并均衡腔体内部温度场,以提高金刚石合成质量。结果表明:采用6个顶锤同时、独立冷却的方法,不仅使顶锤消耗减少61%,同时提高了合成金刚石的质量,使连聚晶比例降低了15%,粒度集中度提高了8%。     

超细WC—Co硬质合金顶锤试验

1978年至1980年间,我所配合冶金部自贡硬质合金厂进行了超细WC—Co硬质合金顶锤及热等静压中细WC—Co硬质合金顶锤等几种新材料、新工艺顶锤试验,取得了良好的效果,现将其试验情况介绍如下。 一、试验目的和要求 在超高压高温设备上合成金刚石时,硬质合金顶锤承受极高的压力和较高的温度,容易破裂,消耗量大。合成每万克拉金刚石的平均合金消耗量是一项衡量硬质合金顶锤制造技术     

采用断裂力学分析硬质合金顶锤破损机理

本文根据我厂人造金刚石合成六面顶液机用硬质合金顶锤实际使用情况，引入线弹性断裂力学分析了硬质合金顶锤的破损机理，认为热应力是机硬质合金配件损耗的主要原因，其破裂特征为低循环疲劳破损，热处理对其使用有好的影响。     

用超声波探伤法检测硬质合金顶锤质量的可行性研究

本文介绍了超声波探伤的原理和硬质合金顶锤的质量检验，分析了超声波探伤的方法，在硬质合金顶锤探伤中采用直探头、直接接触从顶锤尾部进行探伤的方法，确定了探伤仪合理的工作参数，对硬质合金顶锤探伤结果进行了分析，建立了与合成压机及工艺相适应的探伤标准。证明了利用超声波探伤的方法检测硬质合金顶锤的内在质量的可行性，对于金刚石生产厂家控制顶锤的质量、降低硬质合金顶锤消耗具有积极意义，生产实践证明，与利用超声波探伤检测之前相比，顶锤消耗降低了2kg／万克拉左右。     

提高WC—Co硬质合金顶锤质量的研究

对烧结后的硬质合金顶锤进行热等静压（ＨＩＰ），能有效提高其密度，使其在合成金刚石生产中使用寿命普遍延长３—４倍。热等静压的最佳工艺条件是：温度在１３５０～１３７５℃，压力为８０～１００ＭＰａ，保温保压时间１００～１２０ｍｉｎ。同时，较全面地观察和分析了ＷＣ—Ｃｏ硬质合金破裂的行为，并阐述了采用ＨＩＰ处理能提高ＷＣ—Ｃｏ硬质合金顶锤质量的原因。     

乌克兰用热处理方法提高顶锤的使用寿命

硬质合金顶锤是合成超硬材料（金刚石、立方氮化硼）用的高压装置的重要部件。高压装置的工作效事在很大程度上取决于高压装置的使用寿命．高压装置承受负载的零件──硬质合金顶锤是由WC—Co合金制造的。因此，硬质合金本身的性能对高压装置的寿命有着直接的影响．据乌克兰专家介绍，用热处理的方法可明显地提高高压装置用硬质合金顶锤的使用寿命，其平均寿命可提高30～100％，有时甚至更高。对于牌号AC2和AC4金刚石而言，需要在最苛刻的条件下进行合成．经热处理的顶锤寿命可提高1倍。热处理前后对硬质合金顶锤寿命的影响乌克兰用热处…     

六面顶压机金刚石合成稳定性研究

通过六面顶压机的金刚石合成实验,分析和讨论了高压腔体尺寸匹配、顶锤角度、原材料中的叶蜡石对金刚石合成稳定性的影响.结果表明:(1)叶蜡石压缩后多棱体体积相对于顶锤封闭后多棱体体积的变化值λ≥29.49%、叶蜡石压缩后斜面部分根部最大值△小于3.316 mm.金刚石合成不能稳定进行;(2)顶锤小斜面角度在42°-40°范围内,每减少0.5°,合成总压力增加6%左右,同时,顶锤使用寿命也有所缩短,合成稳定性差;(3)在复合叶蜡石中,白云石内衬材料的使用,提高了金刚石合成的稳定性;(4)叶蜡石焙烧温度超过400℃,合成压力高,合成稳定性不好.     

硬质合金梯度结构顶锤

依据高压合成金刚石用顶锤工作时作业环境及其受力状态，顶锤的通常破坏形式，顶锤的使用寿命及其相关因素的分析、研究，设计、开发了具有全新材质及结构的梯度结构顶锤。该产品具有超常的使用性能。     

高温高压条件下叶蜡石的相变

采用微区X射线衍射技术，对在高温高压作用后有白云石套管隔热的叶蜡石材料进行了相变的测试，结果表明，叶蜡石受高温高压作用后主要相变成柯石英和方英石，同时还发现存在一种晶体acetylene dicarboxylic acid(C4H2O4)，没有发现蓝晶石结构，说明白云石套管有绝热作用，能使叶蜡石层内壁的温度降低，使硬质合金顶锤表面的温度降低，从而延长顶锤的使用寿命。     

用片状粉末冶金铁基金刚石催化剂合成金刚石

利用自行研制的片状粉末冶金铁基金刚石催化剂在六面顶压机上进行了金刚石合成试验。结果表明：该催化剂使合成金刚石耗用电流明显降低，并使因“放炮”造成的硬质合金顶锤消耗几乎减少到零；由于铁基催化剂形成的金刚石包覆膜极脆，有望实现合成块的机械式分离，减少电解或酸洗对环境造成的严重污染；同时合成的金刚石晶型好、强度高，可满足工业生产要求。     

水平V型砧锻造大型轴类锻件的数值模拟和实验

水平V型砧锻造法,可以通过控制锻件金属的流动方向减少轴类锻件力学性能的异向性,在锻件内部应力状态、金属纤维组织、锻件的整体性能、宏观几何形状等方面都优于普通平砧锻造法。采用有限元分析方法,对水平V型砧锻造法进行了数值模拟,结果显示,采用水平V型砧锻造法时,在砧宽比为1.0和料宽比为0.5的条件下,锻件心部的横向应力都处于压应力状态,而采用普通平砧锻造法使用相同工艺参数时,则会出现不利的拉应力状态。这表明水平V型砧锻造法比普通平砧锻造法在控制轴类锻件的横向应力上更有利,有更广泛的工艺参数范围。     

MPCVD法制备金刚石膜的工艺

采用3 kW/2 450 MHz微波等离子体化学气相沉积(microwave plasma chemical vapor deposition, MPCVD)系统,以单晶硅为基底材料,采用单因素试验法研究微米级金刚石膜的生长工艺,分别探究衬底温度、腔体压强和甲烷体积分数对金刚石成膜过程的影响,获得微米级金刚石膜的最优生长工艺。结果表明:金刚石膜的生长速率与衬底温度、腔体压强、甲烷体积分数呈正相关;衬底温度和腔体压强对金刚石膜质量的影响存在最佳的临界值,甲烷体积分数过高不利于形成金刚石相。金刚石膜生长的最佳工艺参数为:功率为2 200 W,衬底温度为850 ℃,腔体压强为14 kPa,甲烷的体积分数为2.5%。在此条件下,金刚石膜生长速率为1.706 μm/h,金刚石相含量为87.92%。      

硬质合金六面顶大顶锤的质量控制

概述了与人造金刚石合成大腔体相配套的硬质合金六面顶大顶锤的质量状况 ,分析了大顶锤质量与使用寿命的关系 ,从内部结构和外部质量两方面讨论了大顶锤质量控制的方向 ,提出了提高大顶锤质量、降低锤耗的几种方法     

钛的特性及其在超硬材料行业中的应用

钛具有熔点高、耐腐蚀、无磁性、高温时化学活性高等特点，在超硬材料行业的应用比较广泛。在超硬材料合成中，尤其是立方氮化硼合成中，能有效降低锤耗，同时可提高立方氮化硼的合成品质及产量；超硬材料表面镀钛及钛合金后，能实现镀层和结合剂的冶金结合，工具寿命提高30％以上；钛对许多氧化物质和还原物质具有极好的耐腐蚀性，适用于人造金刚石的批量电解提纯工序。本文从这几方面阐述了钛材在行业中的具体应用，以说明今后应加大其在我行业生产中的应用范围和力度。     

大锻件锻造的新中心压实法--一维温差锻造法

针对大型锻件锻造的特点，综合了普通平砧拔发和中心压实法的优点，提出了一种新的中心压实方法。此法只使锻坯上下表面强制冷却，建立一维不均匀温度场后，采用上下平砧锻造。模拟试验结果表明，新方法不仅在压实效果上达到或超过了中心压实法，而且能避免采用中心压实法时，担任过程复杂、锻件表面压伤、折叠等不足。     

Quality and wear behavior of graded polycrystalline diamond compact cutters

The wear behavior of conventional and graded polycrystalline diamond compact cutters was studied using a vertical lathe with mortar counterfaces. Different cutters were considered regarding to their diamond grain size and the high pressure and the high temperature conditions of the manufacturing process (HPHT). On the base of these cutters, a cobalt graduation process was performed on the WC–Co substrates by reactive imbibition. A quality factor developed in previous studies was calculated to evaluate cutters wear performances. The results showed that a controlled HPHT process can act on the wear resistance certainly by improving the diamond grain boundary cohesion. Unexpectedly, the diamond granulometry appeared to be a secondary factor influencing the wear resistance. The reactive imbibition clearly increased the wear resistance, even for cutters with coarse diamond grains (i.e. potentially impact resistant). Finally, a third body approach describes that the quartz particles detached from the mortar rock realizes abrasive scratches on the cutters wear flat. When the wear flat reaches the substrate, the formation of voids in the contact, associated with the trapping of abrasive particles, rises the wear kinetic. As a secondary mechanism, Raman spectroscopy measurements highlighted tribological transformed structures by the formation of graphite and amorphous carbon on the diamond worn surfaces.     

Ti对陶瓷结合剂及金刚石磨具性能的影响

探讨了Ti的加入对R2O-B2O3-AI2O3-SiO2系陶瓷结合剂及金刚石磨具性能的影响.通过耐火锥法、平面流淌法、扫描电镜和能谱分析、三点弯曲法、洛氏硬度计等测试手段,测定了Ti对陶瓷结合剂的耐火度、流动性以及对金刚石磨具的微观结构、抗折强度、硬度等性能的影响.结果表明:Ti的加入使结合剂熔融温度降低,线膨胀系数随...     

一维温差中心压实法锻造过程的有限元分析

在大锻件的锻造过程中，为了锻合缺陷，提高锻件内部质量，采用中心压实法可以起到较好的效果，但是由于传统中心压实法锻造的操作复杂，工况较差，而且锻件表面容易产生压伤和折叠等问题，所以提出一种新的中心压实法——一维温差中心压实法，即只对锻件上下表面强制冷却，建立一维的不均匀温度场，采用平砧进行锻造．从而避免上述问题。介绍的工作即采用有限元的方法模拟一维温差中心压实法和传统中心压实法锻造过程，分析这两种情况下锻件的温度场和应力应变场，比较它们对锻件质量的影响。分析结果表明：针对大锻件，一维温差中心压实法的锻造效果要优于传统中心压实法。