双阴极等离子溅射沉积TiC薄膜对金刚石工具性能的影响*

采用双阴极等离子溅射沉积方法对金刚石颗粒表面进行镀TiC处理。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)进行形貌和物相分析。使用金刚石单颗粒静压强度测定仪和人造金刚石冲击强度测定仪检测金刚石的静压强度和冲击韧性。以相同型号和粒度的普通金刚石颗粒为对比样品,讨论了镀TiC处理对金刚石工具的影响。结果表明,金刚石表面形成了一层均匀且致密的TiC薄膜,该薄膜以柱状方式沿垂直于金刚石表面方向生长。在镀层的保护下,金刚石的单颗粒强度和冲击韧性得到了提高。由于镀层改善了金刚石对胎料的润湿性,金刚石工具的冲击强度和抗弯强度也得到了提高。     

镀铬金刚石在金属结合剂金刚石工具中的应用

采用双阴极等离子溅射沉积方法对金刚石颗粒表面进行镀铬处理.利用SEM、XRD对镀铬金刚石颗粒进行物相分析,使用金刚石单颗粒静压强度测定仪和人造金刚石冲击强度测定仪对金刚石进行力学性能测定.检测镀覆前后金属烧结体力学性能,并对比金刚石锯片刀头中的实际破坏形态及出刃高度的变化.结果表明,金刚石在镀层的保护下,单颗粒的力学性能得到提高.镀层实现了与基体的结合,金刚石工具的性能和寿命得到了提高.     

对人造金刚石现行技术标准的认识与探讨

本文分析了目前国内人造金刚石技术标准的使用情况及其优缺点,现有技术标准为1997年发布的中华人民共和国机械行业标准《超硬磨料人造金刚石技术条件》,有关内容已难以满足企业控制产品质量的需要,因此有必要根据使用需要的发展不断更新和提高技术标准,提高其实用性。如提高粒度范围的标准、把粒度筛分和测定每克拉金刚石颗粒数二者结合作为粒度评定标准;增加静压强度测试取样量、改变静压强度计算方法及增加静压强度的强度分布特征;统一冲击韧性测试方法;增加金刚石晶体内部杂质及表面状态等指标,改善金刚石品级分类方法。     

热处理对金刚石颗粒表面钛包覆层组织与性能的影响

采用真空蒸发镀方法对金刚石颗粒表面进行镀钛处理,将镀钛金刚石分别在不同温度下进行真空热处理,用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射对金刚石颗粒的表面形貌、成分及其物相等进行分析,并采用金刚石单颗粒静压强度测定仪对其进行强度测试。结果表明:金刚石在880℃时开始碳化;钛包覆层只和碳化的金刚石发生界面反应,在880℃热处理温度下TiC先以点状形式析出,随着时间的延长,逐渐长大成雪花状,热处理温度为920℃时,镀层逐渐被氧化成TiO;TiC包覆层能够提高金刚石颗粒的热稳定性和静压强度,相对普通金刚石而言静压强度提高了14%。     

孕镶钻头胎体对金刚石机械把持力的评价方法

传统的孕镶钻头胎体对金刚石的把持力来源于机械把持力。金刚石表面的残余压应力是评价胎体对金刚石机械把持力的重要指标。本文中,对现有的金刚石表面压应力计算方法进行比较和评价,发现经验公式、弹性力学方程表征公式的计算结果与实际值差别很大,公式形式不够合理,而基于弹塑性力学理论的力学计算公式与有限元数值模拟方法具有很好的有效性。对WC基金刚石复合材料烧结后的冷却过程分析发现,钻头胎体在烧结后的冷却过程中发生了塑性变形,金刚石颗粒周围形成塑性变形区域;塑性变形吸收了一部分能量,缓解了金刚石—胎体之间的热错配应力,释放了一部分金刚石表面的静压应力;冷却完成后,金刚石表面会产生残余压应力,而这种残余压应力是胎体对金刚石机械把持力的主要来源。      

时间和温度对表面氧化法增强金刚石单晶抗压强度的影响

金刚石抗压强度是衡量人造金刚石机械性能的重要参数之一，本文以Griffith微裂纹理论为基础，认为对金刚石晶体颗粒进行表面氧化处理，使表面微裂纹钝化或消除，可以增强金刚石单晶颗粒强度和韧性，热力学计算表明，处理的温度越高，氧化反应进行的越彻底。但由于金刚石内部包裹体的存在，处理的时间和温度如果超过一定范围，就会对金刚石产生损伤，抗压强度或抗压强度提高值下降，本文选用熔融态的KNO3作为氧化剂，讨论在对金铡石单晶颗粒进行强化处理过程中时间与温度对抗压强度的影响，给出了金刚石表面氧化增强处理的温度和时间的适应区间；处理温度应控制在560℃～600℃之间，处理时间应在30min～60min之间。     

聚晶金刚石复合片的残余应力测试与研究

聚晶金刚石复合片产品内部普遍存在残余应力,这是造成其非正常失效的主要因素。我们详细研究了金刚石复合片内部残余应力的组成,并采用X射线衍射仪建立了聚晶金刚石复合片残余应力的检测方法,研究了聚晶金刚石复合片的残余应力分布规律。利用XRD检测残余应力的方法,分别研究了聚晶金刚石层厚度、金刚石粒度尺寸、两相界面结合形状以及金属Co对复合片的残余应力的影响规律,为控制PDC内部应力提供参考。结果显示:金刚石层表面残余应力最大的压应力在中心位置,从中心到边缘,应力的大小逐渐降低;PCD层与硬质合金基体界面附近的应力值对PDC使用性能的影响最大。      

对人造金刚石强度测试方法的几点探讨

工业化生产出的人造金刚石是一个非常复杂的集合体。金刚金颗粒之间的质量差异非常大。受分级技术的制约,在大批量工业生产中几乎无法获得质量均匀一致的人造金刚石产品。人造金刚石的强度是鉴别金刚石质量优劣的重要参数。在借鉴国外、特别是前苏联的经验后,我国的人造金刚石行业逐渐形成了用单颗粒抗压强度来衡量人造金刚石质量的方法。该方法对我国人造金刚石行业的     

弱化处理对钎焊金刚石性能影响的实验研究

为改善高品质金刚石加工过程中很难产生微刃这一劣势,对其进行顶部弱化处理,并研究不同弱化剂对金刚石性能的影响。通过静压强度测试和剪切力测试,分别评价顶部弱化处理对钎焊金刚石磨粒自身静压强度及磨粒与基体的连接强度的影响。实验结果表明:以常规钎焊金刚石相比,弱化处理导致金刚石的静压强度以及金刚石与基体间的连接强度都发生一定程度的减小;不同弱化剂的影响程度有较明显的差异,NiCrBSi要优于NiCrP。     

树脂结合剂金刚石堆积磨料砂轮磨削YG8硬质合金

为探究金刚石堆积磨料在树脂结合剂砂轮中的磨削性能，采用ZLB-60旋转式制粒机制备了金刚石浓度为150%、200%、250%的陶瓷结合剂金刚石堆积磨料，其单颗粒静压强度分别为61 N、65 N、36 N。选用金刚石浓度为200%的金刚石堆积磨料与相同原始粒度的单颗粒金刚石配比制备金刚石浓度为100%的树脂结合剂金刚石砂轮，在自制磨削平台上对YG8硬质合金进行磨削性能测试。磨削结果显示:当金刚石堆积磨料体积分数为30%时，树脂结合剂金刚石砂轮的磨削性能最佳，磨削比为145.11，磨削效率为13.64 g/h，较相同原始粒度单颗粒金刚石砂轮的分别提高了152%和40%。      

铜基体预沉积铜-金刚石复合过渡层金刚石膜的制备与表征（英文）

在铜基体表面电沉积铜-金刚石复合过渡层,采用电镀铜加固突出基体表面的金刚石颗粒,最后利用热丝化学气相沉积(HFCVD)法在复合过渡层上沉积大面积的与基体结合牢固的连续金刚石膜。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱和压痕试验对所沉积的金刚石膜的表面形貌、内应力及膜/基结合性能进行研究。结果表明:金刚石膜由粗大的立方八面体颗粒与细小的(111)显露面颗粒组成,细颗粒填充在粗颗粒之间,形成连续的金刚石膜。复合过渡层中的露头金刚石经CVD同质外延生长成粗金刚石颗粒,而铜表面与粗金刚石之间的二面角上的二次形核繁衍长大成细金刚石颗粒。金刚石膜/基结合力的增强主要来源于金刚石膜与基体之间形成镶嵌咬合和较低的膜内应力。     

深冷保温时间对三维正交Cf/Al复合材料显微组织与力学性能的影响

采用真空气压浸渗法制备了纤维体积分数为50%的三维正交Cf/Al复合材料,主要研究了深冷保温时间对复合材料残余应力、致密度、组织及力学性能的影响,并分析了其影响机理。结果表明,深冷处理改善了三维正交Cf/Al复合材料的显微组织,提高了其致密度,且对三维正交Cf/Al复合材料的残余应力、力学性能有显著的影响。经过深冷处理后,三维正交Cf/Al复合材料的残余应力降低,且随深冷保温时间的增加,残余应力值不断降低。而且深冷处理显著提高了三维正交Cf/Al复合材料的抗拉强度和弹性模量,经36h深冷处理的三维正交Cf/Al复合材料的抗拉强度和弹性模量达到841.33 MPa、132.19GPa,较铸态下的738.85 MPa、105.80GPa分别提高了13.9%、24.9%。经过深冷处理后,显微组织的改善及残余应力的释放是三维正交Cf/Al复合材料力学性能提高的主要原因。     

人造金刚石抗压强度检测中样本容量的研究

在人造金刚石抗压强度检测过程中，我国现行标准JB/T7988.1-1999规定取样40粒。本文利用国内具有代表性的4种锯用金刚石，分别按照40粒，60粒，80粒进行了多次取样检测。结果表明增大样本容量能够有效地鉴定金刚石的牌号，随着我国检测仪器自动化程度的提高，建议在金刚石抗压强度检测中每次取样80粒进行。     

深冷处理对TC4钛合金表面性能的影响

研究了深冷处理对TC4钛合金滚磨光整加工和表面性能的影响。对TC4钛合金试样进行深冷处理,将不同深冷时间下的试样进行滚磨光整加工,根据表面粗糙度确定适合的深冷时间后,对比分析深冷处理前后合金试样的显微组织、显微硬度及残余应力的变化。利用扫描电镜探究了深冷处理和滚磨光整加工后合金试样表面形貌的变化。结果表明,深冷处理12 h后试样表面粗糙度最小,试样组织受到冷缩内应力的作用,α相的比例从未深冷处理的56.45%增加到85.42%,组织变得均匀且致密。试样的显微硬度在深冷处理12 h时最大,比未处理试样提高了3.47%。深冷处理12 h和滚磨光整加工后的试样相比未处理试样表面残余压应力增加26.26%。粗糙度测量和扫描电镜结果显示深冷处理使钛合金试样的可加工性增强,深冷处理12 h的试样经过离心式滚磨光整加工表面粗糙度可从约0.500 μm下降到约0.250 μm,表面质量明显变好。     

深冷处理在ZL204铝合金中的应用

研究了不同深冷处理工艺对ZL204铝合金力学性能以及残余应力消除效果的影响。结果表明,固溶后直接进行深冷处理,然后再进行人工时效时,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率与未深冷相比均得到一定的提升。另外,深冷处理的残余应力消除效果明显好于传统的去应力时效以及时效+循环热处理。ZL204铝合金最佳的残余应力消除工艺为540 ℃×9 h固溶,60 ℃水淬+-196 ℃×1 h深冷,在空气中放置1 h+175 ℃×3 h人工时效,空冷。     

均匀化和深冷处理对3104铝合金变形行为的影响(英文)

利用电子万能拉伸试验机、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)研究3104铝合金经不同复合热处理制度(深冷处理+均匀化处理)处理后的力学性能和变形特征。先经深冷处理再均匀化处理的试样具有优异的综合力学性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别比仅经常规均匀化处理的试样提高了29%、41%和11%。经均匀化处理的试样的应力-应变曲线出现Portevin-Le Chatelier效应,而仅经受深冷处理的试样没有出现Portevin-Le Chatelier效应。这表明先深冷处理再均匀化处理可以促进3104铝合金中第二相弥散析出,大量细小、均匀分布的沉淀相强化了溶质原子对位错的钉扎效应,提高了3104铝合金的临界应变值。     

Microstructure and performance of diamond abrasive grains brazed in mesh belt furnace with ammonia dissociating atmosphere

In order to achieve the mass production of the brazing diamond tools, brazing of diamond grains to the matrix using NiCr active filler alloy was investigated in the mesh belt furnace, which could realize uninterrupted brazing under ammonia dissociating atmosphere. The surface characteristics and interfacial microstructures of brazed diamond in mesh belt furnace were analyzed by scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The residual stress, static compressive strength and impact toughness of the brazing diamond were measured and the corresponding results were compared to the brazing diamond grains in vacuum furnace. Results demonstrated that chemical reaction occurred between the diamond and filler alloy. The compound composed of Cr₃C₂ and Cr₇C₃ was formed at diamond interface and a higher bonding strength was obtained. The residual stresses of brazing diamond in mesh belt furnace were lower than that in vacuum furnace in the case of identical protruding height. However the static compressive strength and the impact toughness were higher than that in vacuum furnace.     

低残余应力HFCVD硼掺杂金刚石薄膜的制备与图形化研究

采用拉曼光谱技术分析了不同生长气压和碳源浓度下,硅基HFCVD硼掺杂金刚石薄膜中的残余应力,并使用光刻和反应离子刻蚀技术加工出多种金刚石薄膜微结构。研究结果表明:利用热丝CVD沉积的硅基金刚石薄膜内存在残余压应力,通过优化生长气压,可以有效降低金刚石薄膜的残余压应力,在生长气压从1.3kPa增加至6.5kPa的过程中,晶格缺陷增加,残余压应力减小。碳源浓度的变化对残余应力的影响较小,但对薄膜质量影响较大。采用低残余应力的金刚石薄膜通过光刻和反应离子刻蚀获得了悬臂梁、角加速度计、声学振膜等微结构。