准晶磨料对不锈钢亚表层强化形为的有限元仿真

新型准晶磨料与传统金刚石和Al_2O_3磨料进行对比研究,利用单颗粒模型,针对现实复杂工况情况,选取圆形、三角形、梯形和刀形四种典型磨粒形状,分别对不锈钢表面进行切削有限元仿真。结果表明:针对不同形状的磨粒,圆形磨粒对不锈钢纵向亚表层的影响最深。不锈钢表面经九次反复切削累积,圆形的等效应力是刀形的2.6倍,圆形的等效应变是三角形的5倍。磨粒反复切削工件表面后,针对不同磨料,准晶磨料对不锈钢亚表层的等效应力纵向影响深度大于金刚石和氧化铝。经准晶、金刚石和Al_2O_3磨料处理的表层最大的平均等效应变分别为77%、75%、45%。准晶磨料无论是圆形磨粒或尖角刀形磨粒,对不锈钢表面的作用机制都更倾向于塑变疲劳磨损。     

黑索金爆轰合成纳米金刚石-Al_2O_3复合材料

采用纳米金刚石与B_2O_3高温共熔,与Al溶胶溶液均匀混合等步骤制备前驱体粉末,与不同质量分数黑索金均匀混合制成药卷,起爆药卷,收集爆轰产物分析。利用XRD、场发射透射电镜观察,并且运用BKW计算程序运算含Al、B元素特殊炸药的爆轰参数,探讨产物生成的机制。分析爆轰产物的组成成分、形貌结构。结果表明:纳米金刚石-Al_2O_3结构的纳米颗粒具备纳米金刚石易与任何极性物质兼容、分散稳定好、不易团聚等优点。爆轰反应生成的高温、高压使Al_2O_3、B_2O_3-纳米金刚石分子间的化学键断裂,形成游离态的B_2O_3-纳米金刚石、Al_2O_3自由基,自由碰撞后迅速凝结成小液滴。高温作用下,Al_2O_3熔化成球状,吸附B_2O_3-纳米金刚石,且黑索金比重越大,得到的产物包覆结构越明显。形成的纳米颗粒比原有的纳米金刚石粉末粒径增大许多。     

纳米金刚石用作磁头抛光材料的研究

研究了油基金刚石悬浮液用作磁头抛光材料的抛光性能,用原子力显微镜和扫描电子显微镜观察了磁头抛光后的表面。结果表明,纳米金刚石是一种理想的抛光材料,用于超高精度表面加工,其表面抛光质量要明显优于单用国外同类金刚石悬浮液抛光磁头的质量,纳米颗粒的作用十分明显,证实了纳米材料可用超精抛光材料。     

分散途径对Al_2O_3-SiO_2/PAA系统流变性的影响

在研究pH值对Al_2O_3/SiO_2二元悬浮体系流变性的基础上,着重研究了分散途径对PAA分散的Al_2O_3-SiO_2二元体系流变性的影响。实验表明,在无分散剂时,Al_2O_3-SiO_2二元混合体系流变特性随pH值的变化可为3段:在pH值2.0以及pH值9.0两个区域,悬浮液处于稳定分散状态;而当pH值介于2.0~9.0时,浆液产生严重的絮凝现象,且絮凝程度高于Al_2O_3和SiO_2各自的单元体系。在pH值介于2.0~9.0时,通过添加PAA可使Al_2O_3-SiO_2二元悬浮液达到稳定分散状态;pH值为6.0时,采用普通添加方式PAA的最低添加量为0.8%(质量分数);改变分散途径后,分散所需的PAA最低添加量可降低50%,仅为0.4%(质量分数)。该结果表明,在Al_2O_3-SiO_2二元体系中,分散剂PAA在颗粒表面存在不均匀吸附现象,并且通过分散途径的设计,可有效地避免这种现象。另外,分散途径的设计可以提高PAA稳定分散的Al_2O_3-SiO_2二元悬浮液的抗离子强度特性,同时又可降低固含量对浆液流变性能的影响。     

Al_2O_3/SiO_2/介孔SiO_2包覆型复合磨料的制备及表征研究

先以纳米Al_2O_3为核,Na_2SiO_3和柠檬酸为原料,采用非均匀成核法制备出Al_2O_3/SiO_2包覆型复合纳米粉体;再以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为介孔模板剂,通过自组装法制得Al_2O_3/SiO_2/介孔SiO_2包覆型复合磨料;并借助X射线衍射、红外光谱、透射电镜、能谱和N_2吸附-脱附等手段对样品进行表征。结果表明:SiO_2和介孔SiO_2依次包覆在Al_2O_3表面形成了Al_2O_3/SiO_2/介孔SiO_2包覆型复合磨料,其具有MCM-48型介孔孔道结构,平均孔径为2.3nm,比表面积为454m~2/g,孔体积为0.43cm~3/g。     

CVD金刚石膜高效超精密抛光技术

CVD金刚石膜作为光学透射窗口和新一代计算机芯片的材料,其表面必须得到高质量抛光,但是现存方法难以满足既高效又超精密的加工要求.本文提出机械抛光与化学机械抛光相结合的方法.首先,采用固结金刚石磨料抛光盘和游离金刚石磨料两种机械抛光方法对CVD金刚石膜进行粗加工,然后采用化学机械抛光的方法对CVD金刚石膜进行精加工.结果表明,采用游离磨料抛光时材料去除率远比固结磨料高,表面粗糙度最低达到42.2 nm.化学机械抛光方法在CVD金刚石膜的超精密抛光中表现出较大的优势,CVD金刚石膜的表面粗糙度为4.551 nm.     

Al_2O_3-SiO_2系多晶耐火纤维热退化过程的研究

Al_2O_3-SiO_2系多晶耐火纤维是高温工业炉的高效绝热和节能材料,又是金属基和陶瓷基复合材料的增强材料。但是,要合理选择和使用这类材料,必须了解其在加热过程中的性能劣化过程。为此,作者自制了三种不同 Al_2O_3 含量的 Al_2O_3-SiO_2 系多晶耐火纤维,即 A_(72)(Al_2O_3 71.60%,SiO_2 27.60%)、A_(80)(Al_2O_3 80.50%,SiO_219.10%)和 A_(95)(Al_2O_3 94.70%,SiO_2 4.9%)。将三种纤维分别制成毡样,在     

大尺寸自由曲面铝反射镜超精密抛光工艺

针对大尺寸自由曲面铝反射镜在单点金刚石车削(SPDT)后出现的划伤、波纹等缺陷,研究了抛光介质和加工参数对自由曲面铝合金超精密抛光结果的影响.利用Wyko NT9300白光干涉仪和VHX500超景深显微镜对AA6061铝合金抛光表面进行了检测,将抛光前后的表面形貌以及不同条件下的抛光结果进行了比较.实验中采用质量分数不同的金刚石油性悬浮液作为抛光液,采用羊毛轮作为抛光轮,在一台精密加工中心上先后进行了平面抛光和自由曲面抛光实验.实验结果表明,工件的表面粗糙度Ra由抛光前的144.59 nm降低到了抛光后的6.03nm,其中油性润滑剂在抛光过程中起微量去除和降低划擦几率的关键作用,使用优化的工艺参数在AA6061自由曲面上获得了理想镜面.     

基于Isobam注凝成型制备碳纳米管/氧化铝及其性能研究

报道了基于Isobam注凝成型工艺制备的CNTs/Al_2O_3复合陶瓷材料。研究了Isobam对CNTs和Al_2O_3粉体分散效果的影响,CNTs含量对混合陶瓷悬浮体流变性能以及复合材料坯体和烧结体性能的影响。结果表明,当Isobam含量为5%(质量分数),pH值=9～10时,CNTs悬浮液的分散效果最佳。随着CNTs的添加量的增加,混合悬浮体的粘度逐渐升高,凝胶时间呈现先降低后升高的趋势。当CNTs含量为0.3%(质量分数)时,相比于相同条件下纯氧化铝陶瓷,CNTs增强Al_2O_3复合陶瓷的断裂韧性提高了23.7%。     

粉末增塑挤压制备Al2O3/430L复合型蜂窝材料的组织与性能

为制备性能优良的Al_2O_3/430L复合型蜂窝载体材料,本文以430L不锈钢合金粉末、Al_2O_3粉末、粘结剂为原料,采用粉末增塑挤压技术挤压成形,并在1 100℃真空中烧结2 h获得Al_2O_3/430L复合型蜂窝材料.借助SEM、XRD及万能试验机,研究了添加Al_2O_3对Al_2O_3/430L复合型蜂窝材料的组织与性能的影响.研究表明:金属粉末颗粒在烧结过程中结合形成的基体组织为α-Fe(Cr),在基体晶粒间孔隙处和表面弥散分布着Al_2O_3颗粒.添加少量的Al_2O_3可提高烧结密度,制件表面光滑.随着Al_2O_3添加量增加,蜂窝材料表面负载催化涂层的能力增强;抗压强度随Al_2O_3添加量的增加先升高后降低,在Al_2O_3含量为2.5wt.%时,最大抗压强度达27 MPa.添加2.5wt.%Al_2O_3所制备的Al_2O_3/430L复合型蜂窝材料力学性能最佳、表面负载催化涂层的能力优良.     

喷雾干燥法制备CeO_2-SiO_2复合抛光粉

以碳酸铈为铈源,以硅溶胶为硅源,通过喷雾干燥法制备Ce O2-Si O2复合氧化物前驱体,再通过煅烧得到复合抛光粉;利用X射线衍射、扫描电子显微镜、激光粒度仪、zeta电位仪对复合抛光粉的晶体结构、表面形貌、粒径分布、zeta电位进行表征,并进行抛光性能研究。结果表明:当Ce O2与Si O2的质量比大于2∶1时,复合抛光粉中的Si O2能完全掺杂到Ce O2中,并且抛光效果优于Ce O2和Si O2抛光粉的;当Ce O2与Si O2的质量比为4∶1时,复合抛光粉的粒径d50为0.985μm,抛蚀量为0.296 0 g,表面划痕少,抛光效果最好。     

二氧化铈抛光粉的回收再生(研究进展报告)

概述二氧化铈是光学玻璃零件抛光用的优良磨料,近年来,在光学冷加工中为各光学加工单位所广泛使用着,但其价格较贵,因此,回收再生废的二氧化铈抛光粉就成为国内外光学加工单位注意的问题。我们本着毛主席“勤俭办工厂,勤俭办商店,     

SiC晶须强化Al_2O_3基体切削工具的性能和制造

陶瓷工具由于切削速度商、寿命长,因此国内外广泛进行研究和发展。以美国为例,由于陶瓷工具的生产费用不断降低,1990年的销售额为12,000万美元,预计2000年将达53,000万美元。近10年来,投入工业生产而成为商品的陶瓷工具除初期的Al_2O_3及Al_2O_3+TiC以外,还有Al_2O_3+ZrO_2、Al_2O_3+TiN、Sialoa(Si_3N_4-Al_2O_3)、Si_3N_4-Al_2O_3-Y_2O_3、Si_3N_4-TiC以及Al_2O_3+SiC(Si_3N_4)晶须等。虽然目前在金属切削领域中陶瓷刀片只占全部刀片的1～     

光学元件聚氨酯抛光特性研究

本文研究了应用于平面光学元件的快速抛光技术,从材料去除率、元件面形和表面粗糙度出发,对快速抛光技术应用于平面大口径元件的加工效果进行了探讨。研究了在快速抛光技术中压力和主轴转速对材料去除率的影响,验证了Preston公式在快速抛光中的适用性,快速抛光技术的去除效率可达10μm/h;其次,研究了聚氨酯抛光元件面形的精度,对于330mm×330mm元件可达～1.0λ（λ=632.8nm）;最后,对快速抛光系统中抛光粉颗粒大小及形态随使用时间的变化进行了观测,并测量了使用300目和500目抛光粉时快速抛光元件表面粗糙度以及其随抛光粉使用时间的变化。     

TC4钛合金人工关节表面等离子喷涂陶瓷涂层的研究

本文研究了TC4钛合金人工骨关节表面上喷涂Al_2O_3陶瓷涂层的工艺和相结构。研究结果表明,喷涂距离～100mm时可以得到最高的颗粒速度和熔化温度。此时涂层的相结构主要是α-Al_2O_3,并有少量γ-Al_2O_3。用此工艺制成的各种类型TC4钛合金人工骨关节已在临床使用。     

TMA脉冲和吹扫时间对原子层沉积的氧化铝薄膜的影响

采用原子层沉积技术(ALD)进行Al_2O_3薄膜工艺研究,获得85℃低温Al_2O_3薄膜ALD的最佳工艺条件。使用椭偏仪测试厚度,使用扫描探针显微镜对薄膜表面形貌进行分析,使用紫外-分光光度计对薄膜的透过率进行分析,所用水汽透过率测试仪器是自行开发的基于钙电学法的测试仪器。分析了在85℃低温下的生长工艺条件对薄膜性能的影响,从前驱体脉冲时间,吹扫时间等工艺条件,对Al_2O_3薄膜的工艺条件进行优化。以三甲基铝(TMA)和H_2O为前驱体制备的Al_2O_3薄膜:沉积速率为0.1nm/cycle,表面粗糙度为0.46nm,对550nm波长光透过率为99.2%,薄膜厚度不均匀性为1.89%,200 nm的Al_2O_3薄膜的水汽透过率为1.55×10~(-4) g/m~2/day。     

反相微乳液法制备球形金刚石堆积磨料与性能研究

以无机硅溶胶为结合剂,金刚石微粉为单颗粒磨料,以异辛醇、无水乙醇、OP-10的混合液为微乳液体系,采用反相微乳液法制备球形陶瓷结合剂金刚石堆积磨料。利用扫描电镜、表面粗糙度仪等表征手段考察不同结合剂量对球形金刚石堆积磨料的显微结构、抛光性能影响。结果表明,采用反相微乳液法能获得球形度较好的金刚石堆积磨料。在660℃下烧结,异辛醇等有机物能充分分解,溶胶结合剂以薄膜的形式对金刚石颗粒进行较好的包覆,堆积磨料粒径可控制在50～100μm。抛光实验表明,随着结合剂量的增加,抛光速率先增大后减小,在结合剂含量为50%(质量分数)左右时加工效率最高,玻璃表面粗糙度先减小后增大,在结合剂量为55%(质量分数)左右时,工件的表面一致性较好,粗糙度最低,约为Ra0.095μm。     

等离子体辅助球磨活化对Al_2O_3+C合成AlN固-固反应的影响机制

利用介质阻挡放电等离子体辅助球磨和普通球磨分别对Al_2O_3+C混合物料进行活化,研究等离子体辅助球磨活化后Al_2O_3+C合成AlN的碳热还原反应机制。结果表明,等离子体辅助球磨30h的Al_2O_3+C,在N2气氛中1 400℃下保温4h,Al_2O_3即可全部转化为AlN,Al_2O_3+C的碳热还原反应符合固-固反应机制。相对于球磨活化单一的Al_2O_3粉末,等离子体辅助球磨Al_2O_3+C混合粉末可以缩短10h的球磨活化时间,这主要是由于在等离子体与球磨的协同作用下,有利于Al_2O_3与C形成适于固-固反应的均匀互溶的精细复合结构,使得反应扩散通道增加,平均扩散路径缩短,这在动力学方面大大促进了Al_2O_3+C的碳热还原反应,并促使反应按照固-固机制进行。     

碳纳米管和氧化铝混杂增强铝基复合材料的制备及力学性能

采用化学气相沉积结合机械球磨的方法制备了碳纳米管(CNTs)和Al_2O_3颗粒混杂增强铝基复合材料,研究了球磨时间、Al_2O_3含量对复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:本方法可以获得CNTs和Al_2O_3颗粒在铝基体内的均匀分散。随球磨时间的增加,复合材料的硬度随之增大;当球磨时间为180min时,复合材料硬度达纯铝的2.1倍。此外,随Al_2O_3颗粒含量的增加,复合材料的硬度和压缩屈服强度均不断提高。当Al_2O_3的质量分数为4%时,CNTsAl_2O_3/Al复合材料的硬度达112.1HV,为纯铝的2.8倍;压缩屈服强度达416MPa,为纯铝的4.6倍,说明CNTs和Al_2O_3的混杂加入发挥了良好的协同增强效果。     

大豆油基Al_2O_3纳米流体的悬浮稳定性及抗磨减摩性能研究

通过将纳米Al_2O_3添加至大豆油中来改善其抗磨减摩性能,对比了4种不同分散剂对其在大豆油中悬浮稳定性的影响。采用HRS-2M高速往复摩擦试验机测试了Al_2O_3纳米流体抗磨减摩效果。并用探针三维轮廓仪、接触角测量仪、扫描电镜和能谱仪,研究了Al_2O_3纳米流体的抗磨减摩机理和润湿性能。结果表明十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对纳米Al_2O_3在大豆油中悬浮稳定性最佳。纳米Al_2O_3能有效的提高大豆油的抗磨减摩性能,且当纳米Al_2O_3纳米的含量为2.0%时,接触角最小,抗磨减摩性能最佳,并结合EDS结果分析了其作用机理。