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%。     

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.     

颗粒镀层对银/金刚石复合材料导热性能的影响

作为新一代热管理材料,金刚石-银基复合材料(Ag/diamond)有望满足高端军用或航空航天电子设备的应用。采用盐浴镀对金刚石颗粒进行表面镀TiC,通过真空热压烧结制备复合材料,主要探讨金刚石颗粒镀层对复合材料导热性能的影响。实验结果表明:金刚石经过镀TiC处理后,TiC镀层明显改善了颗粒-基体的界面结合,所得复合材料的热导率远远高于未镀层复合材料的热导率。通过理论模型分析表明:TiC镀层后Ag/diamond复合材料的界面热阻降低至5×10-7(m2·K)/W,大大提高了界面的热传导性能。     

真空微蒸发镀覆工艺参数对镀层质量及金刚石性能的影响

本文通过对金刚石镀Ti过程中镀层形成的演化过程的测试观察，研究了镀覆温度、时间等工艺参数的改变对镀层厚度控制及其随后的性能变化等。用扫描电镜观察了镀覆处理后金刚石的表面形貌，同时测定了镀覆处理后金刚石颗粒的静压强度和冲击韧性。结果表明，当镀覆温度高于100℃时镀层将由于厚度增加和应力过大，使其局部脱落，达到1100℃时脱落率达到60％；镀覆温度在900-1000℃范围内，对质量较好的金刚石静压强度和冲击强度达到最高，继续升高温度导致其强度数值下降；本文研究证明，对于石墨模具、含Fe40％的Cu—w基结合剂、1100℃／10min条件下热压烧结，镀覆温度为900—1000℃／60min保温所获得的Ti镀层具有最佳使用效果。     

钛镀层对金刚石/铝导热复合材料的显微组织与热学性能的影响

采用高温盐浴法对金刚石表面进行镀钛处理来改善金刚石和铝基之间的界面结合,镀钛后的金刚石颗粒表面略显粗糙,表面的镀层均匀;采用真空热压烧结法制备高导热金刚石/铝复合材料,研究了金刚石表面镀钛对复合材料显微组织、热膨胀系数和热导率的影响。结果表明:金刚石表面的钛镀层改善了金刚石各晶面与铝基体的结合状态,增加了金刚石和铝之间的界面结合强度;当铝基体在镀钛金刚石颗粒形成的骨架结构中膨胀时,可以被骨架很好的约束,从而降低了复合材料的热膨胀系数;金刚石表面钛镀层减少了复合材料的孔洞,增加了致密度,从而提高了复合材料的热导率。     

金刚石表面镀镍工艺研究

研究金刚石表面镀Ni工艺,金刚石经粗化处理后,首先以氯化钯对其表面活化,进行化学镀Ni形成金属表层,然后以滚镀方式在其表面进行电镀加厚,镀Ni层使金刚石强度提高,磨削性能得到改善。讨论了各工艺因素对镀层质量指标的影响。     

镀TiC金刚石/铝复合材料的热膨胀性能

采用气压浸渗法制备了金刚石体积分数为65%的铝基复合材料,分析了复合材料的显微组织并对热膨胀系数(CTE)进行了测试,研究了镀TiC金刚石/铝复合材料的热膨胀性能。结果表明,金刚石颗粒在铝合金基体中分布均匀,组织致密;TiC镀层有效地改善了金刚石颗粒与铝合金基体间选择性粘结现象,增强了金刚石与基体间的界面结合;镀TiC使复合材料热膨胀系数明显降低,Turner模型和Kerner模型的均值可以预测其热膨胀系数,而对于未镀层的复合材料则可以用Kerner模型进行预测。     

高频感应钎焊金刚石界面特征

讨论了在相同高频感应钎焊工艺条件下用两种不同成分的NiCr钎料钎焊镀Ti金刚石和无镀层金刚石的界面特征。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射研究了深腐蚀处理后的钎焊金刚石颗粒。结果表明,钎料成分不同、金刚石镀Ti与否,金刚石表面生成的碳化物成分和形态各异。钎焊镀Ti金刚石表面的碳化物致密且呈法向生长,而钎焊无镀层金刚石表面的碳化物疏松且切向生长。钎焊金刚石颗粒的研磨试验证实,界面碳化物成分和形态的不同决定了它们同金刚石结合强度的高低。     

镀TiC金刚石/铝复合材料的界面及热膨胀性能

采用气压浸渗法制备高体积分数的镀TiC金刚石/铝复合材料,通过SEM和EDS等手段对复合材料的断口形貌进行分析,并研究TiC镀层对复合材料界面和热膨胀性能的影响。结果表明:TiC镀层改善金刚石颗粒与铝合金基体之间的选择性粘结现象,断裂方式以基体断裂为主。部分TiC会被氧化成TiO2并与铝合金基体反应生成Al2O3,从而实现金刚石颗粒与铝合金基体之间良好的界面结合;TiC镀层有效地降低复合材料的热膨胀系数(CTE),增强复合材料热膨胀性能的稳定性。在体积分数相同的情况下,CTE随金刚石颗粒尺寸的减小而减小。     

电镀电流对镀镍金刚石性能的影响

为研究电镀电流对金刚石表面镀镍层沉积速率的影响,采用电沉积法对金刚石表面镀镍,并观察镀层的表面形貌,同时分析了电镀电流对镀镍金刚石镀镍层致密度、冲击韧性和抗压强度的影响。实验结果表明:当电镀电流从2A升至6A,随着电流增大,金刚石的镀镍层镀速、冲击韧性和抗压强度均随之增大,并在6A时达到最大;镀覆金刚石表面镀层均匀,且漏镀现象减少;电镀电流影响镀液温度,而镀液温度决定了镀层的致密度。电镀液温度处于50℃时,镀镍层显微应变最小,镀层的致密度达到最大。     

深冷处理金刚石颗粒的性能表征

对3种颗粒尺寸的人造金刚石进行深冷处理,并对处理前后的金刚石颗粒进行拉曼光谱、荧光光谱分析及静压强度测试。结果表明:粒度标记30/35的金刚石颗粒处理后静压强度平均值提高了23.2%,内部残余应力下降了25.93%。深冷处理使人造金刚石颗粒磁性降低,颗粒中的缺陷得到修复,内部残余应力释放,静压强度提高。      

激光熔覆纳米TiC增强AlCoCrFeNi高熵合金磨损及腐蚀性能研究

采用激光熔覆技术在 304 不锈钢表层制备了纳米 TiC 增强 AlCoCrFeNi 高熵合金涂层,利用扫描电镜、能谱仪、X 射线衍射仪等设备系统研究了涂层的组织形貌、相结构及元素分布;采用显微硬度计、摩擦磨损仪、超景深显微镜和电化学工作站等设备表征了涂层的硬度分布、磨损特性及耐腐蚀性能。结果表明,类球形纳米级 TiC 与棒状微米级 TiC 沉淀相均匀分布在涂层 bcc（B2）相基体中。添加 TiC 增强相后,AlCoCrFeNi 高熵合金涂层的硬度比未添加 TiC 涂层的硬度提升了 15%;表层磨损率及磨损后表面单位面积粗糙度（Sa）分别较 AlCoCrFeNi 高熵合金涂层降低了 42% 和 18%,涂层中 TiC 增强相的弥散强化作用是涂层硬度、耐磨性提升的主要原因。添加 TiC 的 AlCoCrFeNi 高熵合金涂层较未添加 TiC 涂层的自腐蚀电流降低了约1个数量级,TiC 增强相使涂层表面形成致密的钝化膜是其耐蚀性能好的主要原因。     

TC4合金表面氩弧熔覆TiCp/Ti基复合涂层组织及耐磨性

利用氩弧熔覆技术在TC4合金表面制备出TiC增强的Ti基复合涂层。利用SEM、XRD和EDS分析了熔覆涂层的显微组织;利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度;利用摩擦磨损试验机测试了涂层在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能。结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,涂层中有大量的TiC树枝晶和条块状TiC颗粒;复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,HV平均硬度可达9GPa;复合涂层室温干滑动磨损机制为磨粒磨损和轻微粘着磨损。     

钛过渡层与硬质合金基体表面结合状况对金刚石薄膜附着力的影响

以WC-6％Co为基体,采用磁控溅射法,在原始试样、酸腐蚀试样以及酸蚀后进行氢等离子体脱碳处理的试样上制备Ti过渡层,然后碳化过渡层为TiC。在热丝化学气相沉积装置中,制备金刚石薄膜。研究三种不同试样上的金刚石薄膜与基体的附着力。结果表明,在原始试样上的金刚石薄膜在冷却过程中自动脱落;在经等离子体处理后的试样上,金刚石薄膜与基体间附着力高于在经酸蚀处理的试样上的金刚石薄膜与基体附着力。造成这种现象的主要原因可能是等离子体脱碳还原处理降低WC晶粒表面能,增强Ti与WC间的结合强度,导致TiC过渡层与WC基体结合强度增加,从而增加金刚石薄膜附着力。     

SHS技术在金刚石表面镀覆Ni-TiC复合涂层的研究

采用Ni/Ti/石墨/金刚石粉体为原料,使用自蔓延高温烧结技术,合成了Ni-TiC结合剂金刚石复合材料。研究了金刚石含量和粒度对得到的试样的显微结构与物相组成的影响。研究结果表明:原料经自蔓延高温烧结后,产物主相为Ni、TiC和金刚石。当原料中物质的量比Ti:C=1:1时,无论金刚石粒度和含量如何调整,都很难在金刚石表面获得良好的涂层;只有当金刚石粒度较细时（20 μm）,才能在金刚石表面形成良好的涂覆。适当增加原料中Ti的含量,可以在金刚石表面形成比较均匀的Ni-TiC复合涂层,其中TiC晶粒大小约为1 μm。      

Microstructure and thermal expansion of Ti coated diamond/A1 composites

A titanium coating fabricated via vacuum vapor deposition for diamond/Al composites was used to improve the interfacial bonding strength between diamond particles and Al matrix, and the Ti coated diamond particles reinforced Al matrix composites were prepared by gas pressure infiltration for electronic packaging. The surface structure of the Ti coated diamond particles was investigated by XRD and SEM. The interfacial characteristics and fracture surfaces were observed by SEM and EDS. The coefficient of thermal expansion(CTE) of 50% (volume fraction) Ti coated diamond particles reinforced Al matrix composites was measured. The Ti coating on diamond before infiltration consists of inner TiC layer and outer TiO₂ layer, and the inner TiC layer is very stable and cannot be removed during infiltration process. Fractographs of the composites illustrate that aluminum matrix fracture is the dominant fracture mechanism, and the stepped breakage of a diamond particle indicates strong interfacial bonding between the Ti coated diamond particles and the Al matrix. The measured low CTEs (5.07×10⁻⁶−9.27×10⁻⁶K⁻¹) of the composites also show the strong interfacial bonding between the Ti coated diamond particles and the Al matrix.     

强电流直流伸展电弧CVD纳米金刚石涂层微型工具

本文研制了强直流伸展电弧金刚石涂层沉积设备,它可产生长达400 mm的等离子体弧柱,可沉积金刚石涂层的区域大,能够在复杂形状硬质合金刀具上沉积金刚石涂层,有利于实现金刚石涂层硬质合金工具的产业化生产.在直径1 mm的微型铣刀上沉积了纳米金刚石涂层,研究了沉积压力对金刚石涂层组织的影响,沉积压力对金刚石涂层的晶粒尺寸和表面形貌有显著影响.随着沉积压力的降低,沉积的金刚石涂层晶粒尺寸减小,当沉积压力为0.80 kPa时,可沉积出纳米金刚石涂层.涂层的厚度均匀,其表面光滑、平整,且与硬质合金基体之间有较好的附着力.用激光Raman对金刚石涂层进行了表征.     

影响CVD金刚石涂层工具界面结合强度的因素及改进措施

化学气相沉积法制备金刚石涂层硬质合金工具综合了金刚石与硬质合金的优异性能,广泛应用于切削难加工材料。金刚石与硬质合金基体界面结合强度是评价金刚石涂层的一个重要性能指标。本文主要介绍了影响CVD金刚石涂层工具界面结合强度的主要因素,并对如何提高其界面结合强度的方法进行了较深入的探讨,同时科学论述了金刚石涂层结构的优化设计理念,以解决金刚石涂层附着强度低、表面粗糙度高等关键技术,这对如何提高硬质合金基体与金刚石涂层之间的界面结合强度具有一定的实际指导意义。     

微波烧结制备MAX相–金刚石复合材料

采用三元层状导电可加工陶瓷M_n+1AX_n（简称MAX相）材料粉体和金刚石粉体为原料,通过微波烧结制备以MAX相为结合剂的金刚石复合材料,研究MAX相的种类与金刚石含量对该复合材料的物相组成与显微形貌的影响。通过高温微波烧结MAX相-金刚石复合材料,金刚石表面会形成不同的涂层组织。MAX相的种类与金刚石含量对复合材料中基体组成和金刚石的表面涂层状态有显著影响。实验结果表明:在Ti₂SnC-金刚石复合材料中,烧结后Ti₂SnC会发生严重的分解,分解生成Sn与TiC,在含量较低时,表面仍然光滑,金刚石表面黏附少量富锡圆形组织;当金刚石含量较高时,金刚石表面形成许多细小TiC颗粒。在Ti₃AlC₂-金刚石复合材料中,Ti₃AlC₂分解后生成Al与TiC,金刚石的表面受到明显的侵蚀,同时在表面形成Al₄C₃和Al₂O₃二元组织。对于Ti₃SiC₂-金刚石反应体系,基体主相均为Ti₃SiC₂。当金刚石质量分数为10%时,同时还含有少量Si、TiSi₂和SiC;当金刚石质量分数为20%时,基体中还含有少量TiC,金刚石表面形成了SiC和TiSi₂二元涂层组织。