脉冲激光逐层钎焊金刚石-镍铬合金工艺研究

基于脉冲激光加工时的低能量输入和较小的热影响优势,将其应用到金刚石磨粒的钎焊过程中,以实现多层金刚石磨粒的逐层钎焊成形。通过单道及单层脉冲激光钎焊试验,研究了工艺参数对钎焊成形及对金刚石损伤的影响规律,并优选出较好的工艺参数进行了多层钎焊试验。研究结果表明：在脉冲激光钎焊成形过程中,工艺参数的变化主要通过改变峰值功率密度和线能量密度来影响钎焊成形和金刚石损伤形态。输入的能量密度不足时,钎焊道及钎焊层易出现熔融球、金刚石聚集、熔合不充分、不连续及不平整等现象;输入的能量密度过大时,易出现金刚石损伤、粉末材料及金刚石流失逃逸等现象。当线能量密度为14～25 J/mm²、峰值功率密度在5×10⁵～1.5×10⁶ W/cm²时,可得到平整性良好和金刚石磨粒形态良好的钎焊形貌,且在此参数范围内优选的参数条件下实现了多层结构的逐层钎焊成形,得到了较好的表面成形形态及较低的金刚石损伤形态。多层钎焊试块弯曲试验结果表明,钎焊层与基体之间具有较好的结合强度,未出现钎焊层剥离现象。     

金刚石聚晶的性能特征及应用

概述了人造金刚石聚晶的性能特征、技术特点、评价指标、检测方法及其在刀具、钻井和宝石加工等方面的应用;介绍了两种人造金刚石聚晶典型烧结工艺。     

梯度聚晶金刚石复合材料的开发

应用粉末层铺法制备梯度聚晶金刚石复合片材料 ,并通过SEM、XRD、显微硬度等对该材料进行组织与性能分析。结果表明 ,在以钴作粘结剂的聚晶金刚石层中金刚石相实现了D D结合 ,通过梯度过渡层与硬质合金基体结合既保证了聚晶金刚石的硬度 ,又改善了界面的结合状况 ,从而提高了聚晶金刚石复合片的性能和使用寿命     

聚晶金刚石复合片激光抛光工艺研究

聚晶金刚石复合片因具有超高硬度、耐磨性和良好的热稳定性,被广泛用作切削加工的刀具材料。利用PCD复合片制作刀具时,和传统加工工艺相比,激光抛光可以获得更良好的加工特性。为探究PCD复合片的激光抛光工艺特性,获取最佳表面粗糙度,利用飞秒已抛光区域的线粗糙度,系统地研究了激光功率、扫描速度、扫描间距的水平变化对粗糙度和抛光效率的影响规律。采用正交试验方法对3个因素水平进行优化组合,同时对飞秒激光抛光PCD的作用机理进行初步探究。结果表明：影响粗糙度的主要因素为扫描速度,选用7 MW激光功率、1 000μm/s扫描速度、12μm扫描间距的工艺参数可以获得粗糙度为33.95 nm的优良PCD复合片。     

人造聚晶金刚石的耐磨性检测

介绍了人造聚晶金刚石（PCD）耐磨性检测的国内外现状,分析了PCD耐磨性常规检测方法和无损检测方法的原理及特点,简要论述了影响PCD耐磨性的各种因素。     

飞秒脉冲激光沉积类金刚石膜实验研究

期望用类金刚石膜作为硅的红外保护/增透膜,采用波长为800nm,脉宽50fs,重复频率1KH z的T i:Sapph ire飞秒激光器及石墨靶材在单晶S i片上沉积了约0.7μm~1μm厚的类金刚石膜(d iam ond-like carbon film s,DLC),获得了光滑致密,硬度显著提高,红外透过率有一定增加的样品。通过对薄膜拉曼光谱和X射线光电子能谱等的测试,发现单脉冲能量在0.4m J~1.6m J范围内变动时,单脉冲能量0.8m J获得的类金刚石膜综合性能最佳,其对应的焦斑功率密度计算值为1.4×1014W/cm2。     

聚晶金刚石复合片数控激光切割机床的研究

通过研究聚晶金刚石复合片PDC的激光切割机理和工艺,研发适用于PDC激光切割的激光束参数变换系统和观测定位光学系统,完成了激光切割数控机床结构设计和数控切割系统,开发了聚晶金刚石复合片数控激光切割机床,实现了自动化高精度切割,并有效提升了PDC激光切割的厚度和生产效率。     

梯度聚晶金刚石复合片的耐热性能

在应用粉末层铺法制备梯度聚晶金刚石复合片（PDC）的基础上,用扫描电镜、热分析仪对其进行了微观组织观察和耐热性能测定。结果表明：以钴作粘结剂的聚晶金刚石层中金刚石相实现了金刚石-金刚石结合,通过梯度过渡层与硬质合金基体结合,既保证了聚晶金刚石的硬度,又改善了界面的结合状况;聚晶金刚石的耐热性比单晶金刚石有较大提高,并且其耐热性受到加热速度、环境气氛的影响。     

光纤激光加工CVD金刚石微沟槽研究

研究采用光纤激光器对CVD金刚石薄膜表面进行V型沟槽微加工,设计出3种不同截面的微沟槽结构,并分析了脉宽和扫描频次等不同工艺参数对此类微沟槽微观结构的影响规律。研究结果表明:光纤激光加工出的3种V型沟槽微结构与所设计的结构基本一致;V型沟槽宽度与沟槽宽度设计有关,即使增加脉宽,三种V型沟槽都在扫描频次到达5次后槽宽都会饱和;而V型沟槽深度则与设计V型沟槽截面形状、激光扫描频次次数和脉宽有关,对称型截面的沟槽深度比非对称要深,脉宽越大,激光刻蚀反应越激烈,沟槽深度越深,扫描频次次数越多,沟槽深度越深。     

飞秒激光抛光CVD金刚石涂层表面

为了实现降低金刚石涂层粗糙度的目的,本文研究了飞秒激光功率,重复频率以及扫描速度对金刚石涂层表面粗糙度的影响,试验之后利用白光干涉仪检测抛光区域形貌以及粗糙度。试验结果表明：粗糙度随着功率的降低而减小,当功率降至100 mw以下时抛光后的粗糙度会随着功率的降低而略微的提高;重复频率对抛光后的粗糙度无显著影响;粗糙度随扫描速度的增大而减小,当扫描速度增加到1.6 mm/s之后,粗糙度会出现略微的升高。在功率100 mw,重复频率1 KHz,扫描速度1.6 mm/s的条件下,得到的粗糙度最低,约为0.14 μm,局部区域粗糙度可降至100 nm以下,并且抛光的区域相对于未抛光区域更具有致密性,基本上满足金刚石涂层低摩擦表面的要求。     

聚晶金刚石复合片高频感应钎焊的试验研究

采用部分不等间隙接头设计方案和Ag Cu Zn Cd钎料 ,通过在空气中高频感应加热 (钎焊温度 6 90℃ ) ,成功实现了PCD复合片与 4 5钢刀杆的高强度焊接。根据钎焊试验结果 ,分析了钎料润湿性、钎焊温度、恒温保持时间和钎焊金属表面粗糙度对接头强度的影响     

适用于多种材料阵列微槽加工的聚晶金刚石铣槽刀制备

结合金刚石飞切刀具和锯片,设计了具有特定形状、尺寸和角度参数的铣槽刀,并采用电火花线切割加工方法制造出了PCD铣槽刀;利用自制PCD铣槽刀进行微细铣削试验,制备出了加工质量良好的典型阵列微槽结构。     

SURFACE INTEGRITY OF HIGH-SPEED FACE MILLED Ti-6Al-4V ALLOY WITH PCD TOOLS

This study is focused on the machined surface integrity of Ti-6Al-4V alloy using polycrystalline diamond (PCD) tools under wet milling condition. The surface integrity in terms of surface roughness, surface topography, microhardness, microstructure, and metallurgical alternations is investigated. The observations and conclusions are primarily focused on the effect of cutting speed (250–2,000 m/min) on the surface and subsurface of the machined Ti-6Al-4V. Experimental results show that machined surface integrity of Ti-6Al-4V alloy is sensitive to the variation of cutting speeds. Obvious machining (feed) marks can be found on the machined surfaces. Micro hardness examinations showed 5–20% hardening of the top machined surfaces than the bulk material. The analyses of microstructure and metallurgical alternations reveal that slight subsurface microstructure alteration such as plastic deformation on the subsurface and no phase transformation were observed. The evolution of crystallographic texture induced by the intense plastic deformation of the machined surface should be responsible for the modifications of the peak intensity radios in XRD patterns as well as higher peak broadening crystal structures.     

Investigation of the burnishing process with PCD tool on non-ferrous metals

It is well known that the no-chip machining process, burnishing, can easily improve surface roughness, waviness and hardness. To get the practical useful parameters, the effects of various burnishing parameters (spindle speed, depth, feed, burnishing radius and lathe) on surface roughness and waviness of the non-ferrous components were studied experimentally with a theoretical analysis. The experiments were conducted with a simply designed cylindrical surfaced polycrystalline diamond tool developed by us. It was found that smaller parameters do not mean lower surface roughness or waviness and different optimum burnishing parameters can be got under different burnishing conditions.     

PCD刀具几何参数对铝合金切削力的影响

研究了不同几何参数的PCD刀具车削铝合金时切削力的变化规律。分别改变刀具的前角、后角和刀尖圆弧半径三个几何参数进行单因素切削试验,通过Kistler测力仪获取三向切削力,通过所获试验数据分析了金属切削过程和PCD刀具几何参数对切削力的影响。     

聚晶金刚石刀具切削各向同性热解石墨过程中的磨损机理

针对各向同性热解石墨切削过程中刀具磨损过快的问题,采用聚晶金刚石（PCD）刀具进行了切削加工试验。研究了切削过程中PCD刀具的磨损形式、磨损规律以及刀具磨损对表面加工质量的影响。试验结果表明：PCD刀具磨损主要发生在后刀面上,磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损。磨损区域可以分为平行沟槽和严重磨损两种形貌。初始磨损阶段,磨损带长度急剧增大,并在切削1200m后进入正常磨损阶段。切削过程中还出现了石墨切屑在磨损区域的黏附堆积和刀具崩刃现象。切削初期,随着切削距离的增大,加工表面粗糙度值急剧增大,切削距离为600m时表面粗糙度达到最大值1.7μm。     

聚晶金刚石加工技术的研究现状

聚晶金刚石是70年代以来发展起来的一种新型材料,其突出特点是超硬耐磨,成型和表面光整加工十分困难.本文介绍了目前国内外加工聚品金刚石的主要方法,即磨削加工、研磨加上、电火花加工、激光加工、化学加工、超声加工,并对这些加工方法的特点、机理及影响因素、通用范围进行了综述.     

PCD工具的研制现状与发展

对国内外PCD工具研制现状进行了综合评述 ,认为加热方式、钎料钎剂的选择与合理使用以及焊接接头的结构设计是影响PCD工具焊接质量的主要因素 ,而加热方式对于PCD工具制作具有革命性意义。介绍了各种焊接方法的优缺点以及钎料、钎剂的开发进展。     

PCD刀具几何参数对铝合金加工表面粗糙度的影响

文中研究了PCD刀具在不同的刀具几何参数下车削铝合金的加工表面粗糙度.分别改变刀具的前角、后角和刀尖圆弧半径3个几何参数做单因素切削试验,试验后利用表面轮廓仪测量工件的表面粗糙度,最后分析刀具几何参数对加工表面粗糙度的影响.     

粗粒度人造多晶金刚石用作超精切削加工刀具材料的可能性

用粗粒度的人造多晶金刚石刀具进行车削试验．从理论和实验两方面对此种刀具切削形成超精密加工表面的机理进行了研究，提出了＂微量切削过程中．人造多晶金刚石刀具多点切削、单点成形＂的观点。在与天然单晶金刚石刀具的切削试验结果以及天然单晶金刚石刀具超精切削加工生产条件进行对比之后，验证了粗粒度人造多晶金刚石用作超精切削加工刀具材料的可能性。