烧结磨轮用铜基钎料真空预钎焊金刚石的性能研究

采用铜锡钛(Cu-Sn-Ti)合金钎料并选用合适的隔离剂在加热温度930℃的工艺下对金刚石磨粒进行真空预钎焊处理,在烧结工艺条件下使用预钎焊磨粒制作预钎焊金刚石磨轮,并进行常规磨轮、预钎焊磨轮磨削对比试验。通过磨粒力学性能测试分析了预钎焊磨粒性能,借助扫描电镜分析了预钎焊磨粒的界面微结构。试验表明:选用D粉作隔离剂的铜基预钎焊金刚石磨粒表面生成了均匀的预钎焊金属层,隔离效果好,磨粒力学性能损失小;预钎焊磨粒与胎体之间界面处呈Ti元素偏聚富集,Fe、Cu等元素相互扩散状态,界面形成了化学冶金结合;预钎焊磨轮加工性能优于常规磨粒磨轮,铜基预钎焊磨轮锋利度高,综合加工性能最好。     

基于Matlab磨料轨迹仿真的磨盘地貌优化设计

为设计节块式磨盘地貌、提高金刚石磨盘的磨削加工质量,从研究磨削轨迹特征入手,利用Matlab软件对节块式磨盘磨料的运动轨迹进行仿真。以磨料磨削轨迹密度为评价依据,通过仿真正交试验优化了电机转速、工件进给速度、磨盘节块数量等参数,然后对排布角度进行单因素优化仿真试验,并通过20钢磨削实验对仿真结果进行验证。结果表明:增加电机转速和节块数量,减小工件进给速度,适当增加排布角度能提高磨削轨迹密度;电机最佳转速为11 000r/min,工件最佳进给速度为10mm/s,节块最佳数量为18块,在上述参数条件下获得的排布角度最佳值为40°。     

铜基预钎焊金刚石锯片的界面分析及其性能研究

采用Cu-Sn-Ti钎料利用氩气保护高频感应钎焊对金刚石磨粒进行预钎焊处理。采用热压烧结工艺制作常规金刚石锯片、镀钛金刚石锯片和磨粒预钎焊金刚石锯片,并进行对比切割实验。通过三点抗弯实验测试上述三种节块的强度,并使用扫描电镜分析预钎焊金刚石磨粒界面和锯片节块断口的微观组织结构。结果表明:预钎焊金刚石磨料界面处存在元素的扩散现象并形成化学结合,且Cu-Sn-Ti钎料对金刚石磨粒的热损伤小;预钎焊金刚石节块的抗弯强度高于镀钛金刚石节块和常规金刚石节块;钎焊金刚石锯片刀头中金刚石与胎体之间同样存在元素的扩散现象,胎体与金刚石磨粒形成化学冶金结合;相同加工条件下,预钎焊金刚石锯片的切削效率相比于镀钛金刚石锯片和常规金刚石锯片分别提高7%和18%。     

磨料有序排布金刚石锯片的加工性能试验研究

设计并制作了3组新型磨料有序排布烧结金刚石锯片和1组无序锯片,进行了635#花岗岩对比切割试验。对有序排布锯片的胎体磨损进行了分析,研究了金刚石浓度、锯片外径等因素对有序排布锯片锋利度与寿命的影响。研究发现:有序排布锯片边料层与中料层之间有个最佳金刚石浓度差,使得有序排布锯片具有最优的锋利度与寿命;有序锯片锋利度好于无序锯片,有序锯片切割性能较无序锯片稳定,有序排布锯片还可以减少金刚石浓度、节约金刚石用量、降低10%以上的金刚石材料成本。     

磨粒真空预钎焊金刚石磨轮的研制及其加工性能分析

分别采用Cu-Sn-Ti合金、A合金稀释的Ni-Cr合金对金刚石真空预钎焊处理,将预钎焊磨粒与金属粉末混匀后热压烧结制作节块和磨轮,并进行磨轮对比磨削实验。由抗压强度、冲击韧性实验测试磨粒力学性能,由抗弯强度实验测试节块抗弯强度。由扫描电镜分析磨粒与胎体界面结合效果。结果表明:Cu基预钎焊磨粒预钎焊层分布均匀,力学性能比A-Ni基预钎焊磨粒提高;预钎焊节块抗弯强度高于常规节块;Cu基预钎焊磨粒与胎体结合致密,界面处Ti元素偏聚富集,Fe、Cu元素相互扩散,实现了牢固化学冶金结合;预钎焊磨轮加工性能明显优于常规磨轮,Cu基预钎焊磨轮锋利度比Ni基预钎焊磨轮提高约15%,实现了多层钎焊效果。     

单晶材料纳米加工的分子动力学模拟研究进展

分子动力学模拟技术是纳米加工研究的重要方法之一。本文概述了经典分子动力学模拟的基本原理和方法,并结合分子动力学模拟的发展历程,从单晶材料纳米加工的物相转变、结构及热力学特性、介质的影响以及加工后亚表面变形层特性这5个方面,综述了分子动力学模拟在单晶材料纳米加工研究中的应用,最后分析了单晶材料分子动力学模拟中存在的一些问题及需要关注的方向。      

晶面及液体环境对氧化镓研磨过程摩擦学特性的影响研究

目的 探讨具有各向异性的氧化镓晶片不同晶面的研磨加工差异.方法 通过化学气相沉积法制备了高质量的自支撑金刚石厚膜,采用扫描电镜及拉曼光谱对其进行表征,将其作为摩擦副材料,在三种不同液体环境下研磨 β-Ga2O3晶片的(100)晶面及(010)晶面,比较摩擦学特性的差别.借助三维扫描系统、扫描电镜及EDS能谱,观察与分析了加工后的氧化镓及自支撑金刚石厚膜的表面形貌、成分及磨损机理.结果 (100)晶面及(010)晶面在去离子水环境中的摩擦系数最大,而当液体环境为乙二醇及三乙醇胺溶液时,研磨过程中形成了很薄的化学反应膜,减少了犁沟效应,摩擦系数较小.且在液体环境为三乙醇胺时,加工后氧化镓晶片的(100)晶面及(010)晶面的粗糙度最小.研磨加工后,(010)晶面比(100)晶面的表面粗糙度(Ra)小.结论 (010)晶面与(100)晶面在不同液体环境下研磨加工存在一定的差异性,(010)晶面比(100)晶面更易获得较好的表面质量.加工过程中,磨损机理为先产生二体磨损,一段时间后再形成三体磨粒磨损.