烧结压力对整体PCBN刀具微结构与性能的影响及作用机理

将粒度尺寸5 μm的CBN微粉与黏结剂Al的混合粉末在国产六面顶压机上高压烧结制备整体PCBN材料,通过对样品磨耗比、显微硬度的测试与分析获得了较优的烧结工艺参数:烧结压力5.4 GPa、烧结温度1500℃和烧结时间240 s。测得样品的显微硬度为3897HV5（加载时间15 s）,磨耗比为8750。SEM、TEM观察和XRD衍射分析表明:提高烧结压力可使CBN颗粒产生一定的塑性流动,抑制烧结过程中CBN颗粒表面逆转成hBN;黏结剂Al可与CBN颗粒表面反应形成中间产物AlN和AlB₂,在CBN颗粒之间形成牢固的陶瓷中介结合,并消除CBN烧结过程中残余的hBN,从而提高整体PCBN刀具的性能。      

国内金刚石工程薄壁钻台架对比钻进实验研究

使用寿命长短以及钻切效率高低是衡量金刚石工程薄壁钻的使用性能优劣的重要指标。采用新工艺制备的金刚石工程薄壁钻与传统热压工艺生产的国内某著名厂家产品进行了钢筋混凝土台架钻切对比实验,结果表明,新工艺制备的1#钻头的钻孔数为94孔,其耐磨性比目前国内使用寿命最长的产品高51.6%,且钻速基本上与之相当,属于高耐磨型产品;3#钻头的平均钻进时间为12.3min/孔,钻速为19.5mm/min,与国内钻速最高的产品相当,但其使用寿命相比却提高52%,属于高效钻切型产品;2#钻头的钻孔数为72孔,平均钻速为17.7mm/min,其耐磨性和钻进速度分别比国内最先进产品提高了29%~32%和26%~33%,实验证实了该工艺方法制备的金刚石工程薄壁钻头具有高效、长寿命的特点,克服了传统热压烧结技术产品耐磨性与钻速不可兼得的矛盾。     

聚晶金刚石表面加工质量对比试验研究

为解决聚晶金刚石(PCD)表面加工成型和抛光难题,提高PCD加工效率和表面加工质量,采用电火花粗、精放电加工工艺及金刚石砂轮磨削加工工艺对PCD表面进行加工,并采用SEM、EDS、XRD和Raman等观察分析不同加工方式下PCD的表面形貌、表层组织及结构,对不同加工方式下PCD的显微硬度和耐磨性进行测试,考察不同加工方式对PCD表层微结构与力学性能的影响。结果表明:电火花加工后PCD表面会发生金刚石石墨化,而机械磨削加工后则不会;电火花精加工后PCD的显微硬度和耐磨性分别是5 613 HV 10和Q 5.8×104,机械磨削加工后则分别是5 727 HV 10和Q 5.4×104,二者相比变化不大,而电火花粗加工后的则是4 604 HV 10和Q 4.7×104,性能降低明显。同时提出放电加工后PCD表面变质层的概念,并讨论其变质层产生的原因。      

不同TiN含量整体式PCBN复合材料微观组织及性能研究

在高温高压烧结条件下以TiN为主要结合剂,加入一定量的Al,研究TiN含量对整体聚晶立方氮化硼(PCBN)复合材料微观组织与力学性能的影响。分别对烧结样品进行物相组成分析、微观结构观测以及体积密度和硬度测试。结果表明:CBN与结合剂TiN、Al反应生成TiB₂、AlN,TiN与Al发生反应生成Al₃Ti ,TiN与反应生成物AlN、TiB₂、Al₃Ti等构成黏结相均匀分布于 CBN晶界周围,牢固地将CBN 晶粒黏结在一起,有效地提高了整体PCBN复合材料的结合强度。低含量TiN对整体PCBN的致密度和硬度均有一定程度的提升,在TiN、Al、CBN的质量分数分别为10%、10%、80%时,整体PCBN复合材料的力学性能达到最佳。      

PCBN刀具几何参数对高速干切削淬硬轴承钢寿命的影响

本文选取美国公司的BZN9000刀片为研究对象,在CA6140A车床上对GCr15淬硬轴承钢轴承环外套进行了一系列高速硬态干切削实验。采用正交试验设计方法,研究了PCBN刀具几何参数对其使用寿命的影响。结果表明:倒棱角度为-15°、刀尖圆弧半径为0.8 mm、后角度数为6°时,PCBN刀具的寿命最长,并得出刀具寿命影响程度大小的顺序依次为倒棱角度、刀尖圆弧半径和后角。     

PCD圆锯片锯齿结构参数计算机模拟优化设计

PCD木工圆锯片的锯齿结构参数对切削过程中刀具磨损起决定性作用,它的尺寸变化直接影响加工工件的表面质量及精度。采用有限元的方法对不同结构参数PCD木工刀具圆锯片切割时的受力及变形情况进行了模拟计算分析,发现:其加工中的最大压应力集中在锯齿背部区域、最大拉应力集中在锯齿根部附近区域,最大变形在切削速度方向,其最佳锯齿结构参数为前角γ=15°、后角α=15°。      

烧结温度对整体PcBN材料性能的影响及作用机理

实验采用粒度为W10的cBN微粉在国产六面顶压机上进行高压烧结,通过对样品磨耗比、显微硬度的测试与分析,获得了合成整体PcBN材料较优的烧结工艺参数:烧结压力为5.4GPa,烧结温度为1500℃,烧结时间为240s,其显微硬度为HV3897、磨耗比为8750;结合SEM、TEM、EDS、XRD对整体PcBN烧结样品的微观形貌、元素分布及物相组成进行分析。结果表明,整体PcBN材料高压烧结聚结机理为cBN颗粒的高压破碎及塑性变形,是cBN-cBN直接结合和cBN颗粒表面与粘结相的冶金反应形成的cBN-M-cBN中介结合,同时得出粘结剂反应生成了固结性能良好的AlN和硬度与韧性较高的AlB_2,提高了粘结相的硬度和韧性。     

叶蜡石高压同步辐射X射线衍射分析

针对北京门头沟叶蜡石粉末进行了高压同步辐射Ｘ射线衍射分析,发现叶蜡石升压至 １５ＧＰａ时（００２）衍射峰消失,叶蜡石层状有序堆垛结构被破坏,其准等静压传压功能消失,因而 确定其传压上限压力为１５ＧＰａ。 叶蜡石在升压过程中晶格被压缩,卸压过程中发生回弹但始终 处于被压缩状态,且压缩程度ｃ轴最大、ｂ轴次之、ａ轴最低。 在金刚石合成压力（６ＧＰａ）范围内, （００２）晶面间距压缩率为３*７６％,大于（０２０）和（２００）晶面间距压缩率（１*２６％）;卸压时（２００）晶 面回弹率为０*６％～０*７％,高于（０２０）晶面的（０*１％～０*２％）。 叶蜡石卸压过程中的密封性能与 （００２）、（２００）晶面回弹效应密切相关。     

PCBN刀具高速切削淬硬轴承钢的磨损机理研究

采用美国D.I.公司生产的BZN9000作为刀具材料制成PCBN刀具,在沈阳机床厂生产的CA6140A车床上对GCr15淬硬轴承钢进行高速切削试验。对切削试验后刀具的前、后刀面进行SEM形貌观察和EDS能谱分析,结果表明:PCBN刀具在高速切削过程中,机械磨损、黏着扩散磨损和化学磨损是刀具磨损的主要形式;前刀面磨损主要为月牙洼磨损,切削刃处、月牙洼后、前刀面处的黏着元素扩散比月牙洼底部还要严重;对后刀面的WDS线能谱分析证实,切削刃处的黏着元素扩散比后刀面要严重。