CVD金刚石厚膜力学性能

CVD金刚石厚膜的力学性能对CVD金刚石厚膜刀具的寿命有重要影响．研究了微波等离子体CVD和热丝CVD法制备的金刚石膜断裂强度以及耐磨性等力学性能,利用比重测量、SEM、X—ray、拉曼光谱等方法对两种厚膜进行了测试．结果表明微波等离子体CVD制备的金刚石厚膜质量、比重和断裂强度要明显高于热丝CVD法制备的金刚石膜,并且具有更好的耐磨性．内部的空洞等缺陷以及晶界的非金刚石相碳含量较多是造成热丝CVD厚膜性能低下的主要原因．     

金刚石厚膜刀具的试验研究

通过聚晶金刚石 (PCD)和CVD金刚石厚膜的特性分析、试验和应用 ,得出金刚石厚膜刀具兼有单晶金刚石和金刚石薄膜涂层优点外 ,更具有精加工和超精加工的优越特性 ,应用前景广阔 .     

金刚石圆锯片切割石材过程研究

将金刚石圆锯片切割石材过程中的加工对象、加工刀具、加工工艺作为一个有机研究对象，提出金刚石对石材的切割作用主要为挤压、滑擦和压碎；金刚石颗粒的损耗过程可分为正常损耗和异常损耗；探讨了加工工艺对金刚石颗粒损耗的影响。     

燃焰法CVD金刚石厚膜制备工艺研究

用燃焰法进行了金刚石厚膜的沉积实验，制备了厚度约０．６ｍｍ的金刚石厚膜．用扫描电镜观察了金刚石厚膜的生长过程，研究了生长工艺．     

CVD金刚石膜激光铲平切割工艺研究

YAG金刚石激光铲平切割机是针对宁夏机械研究院生产的CVD金刚石膜进行后加工的设备.文章介绍了金刚石膜激光铲平切割机的工作原理、结构及其优越性.通过大量的CVD金刚石膜的切割试验,同时采用工具显微镜、扫描电子显微镜对切割后的CVD金刚石进行观察、比较,从大量的试验数据中总结出了影响金刚石膜切割质量的主要因素有激光输出功率、激光束焦点位置、切割速度及编程方法,并对其进行了深入阐述.研究结果表明,CVD金刚石膜切割的最佳工艺条件:激光输出功率为45W左右,激光束焦点处于CVD金刚石膜厚度的中心位置,切割速度在10～50mm/min之间,采用无指令加工方式并选择适当的加工路径.     

阶梯孔加工专用金刚石涂层刀具的制备装置研究

孔加工在机械加工领域是比较常见的加工工艺,而阶梯孔加工又占有比较重要的地位,应用范围比较广。汽车刹车片材料属耐磨材料,普通硬质合金刀具容易磨损、生产效率低、生产加工成本高。金刚石涂层刀具在钻削此类材料时,往往具有良好的切削加工性。采用上海交通大学研制的热丝CVD沉积装置,针对阶梯孔加工专用刀具的金刚石涂层技术,进行制备装置的研究。     

氮铝钛和金刚石涂层刀具干切削磨损性能的研究

干切削是一种新型的绿色制造方式,它可消除切削液带来的一系列负面影响。本文通过选用氮铝钛和金刚石两种涂层刀具（基体采用硬质合金）,在干切削和湿切削条件下对相同工件材料进行加工试验,探讨其切削性能及磨损机理,阐明了这两种新型涂层刀具在干切削加工中广泛的应用前景。     

金刚石刀具晶面选择对切削过程及耐用度影响

超精密切削时,因所用的单晶金刚石刀具具有各向异性,故金刚石刀具晶面选择对切削过程、刀具的切削性能和耐用度有很大影响。本文从刀具与工件间的摩擦系数、刀具磨损及微观强调几个方面研究了金刚石刀具晶面选择对切削过程及刀具使用性能的影响。研究结果表明,金刚石和工件间的摩擦系数存在明显的各向异性,沿不同晶面、不同晶向上的摩擦系数相差很大。由于刀具的不同晶面、不同晶向的摩擦系数的差别。造成切削变形和刀具耐用度的     

掺硼CVD金刚石的电加工表面分析

金刚石具有一系列独特的力学、热学、声学、电学、光学和化学性能，在高科技领域具有广阔的应用前景。普通CVD金刚石膜是高度绝缘的，不能采用如电火花等加工导电聚晶金刚石(PCD)的方法和设备对其进行加工。本文通过掺硼实现了金刚石膜的导电。开展了电火花成型和线切割的实验研究，并通过SEM、Raman分析和粗糙度测量对加工后的表面进行了分析。     

微织构球头铣刀加工钛合金的有限元仿真

为了研究微织构对球头铣刀切削性能的影响与表面微织构的抗磨减摩性能,通过分析微织构的设计理论,对微织构刀具和普通刀具切削钛合金TC4进行了三维动态切削仿真,对比分析了两种刀具在切削过程中切削力、切削温度及刀具磨损的变化.结果表明,在干式切削条件下,微织构刀具在切削过程中切削力降低了16%,切削温度降低了13%,磨损深度值是普通刀具的25%,但刀具变形变大.微织构在球头铣刀切削过程中能够减小切削力,降低切削温度,减小刀具前刀面的磨损,延长刀具寿命,但可能会影响加工精度.     

化学气相沉积金刚石薄膜的介电性能研究

目的研究CVD金刚石薄膜的介电性能．方法采用直流电弧等离子体CVD制备金刚石薄膜,测定其结构和介电性能（频率与电导、介电常数及损耗因子的关系）．结果CVD金刚石薄膜的介电性能主要取决于样品的多晶性质,以及表面和晶界处的非金刚石相和杂质成分．在500℃下对样品进行退火可以除去其中的大部分非晶石墨相,但不能去除所有的非晶石墨相和杂质．结论CVD金刚石薄膜如果要在电子器件上获得应用,在样品的制备和后处理方面还有许多工作要做．     

CVD复合涂层刀具在天然大理石切削中的磨损特性

目的分析CVD复合涂层刀具在天然石材加工中的磨损特性,探讨涂层刀具在石材加工中参数选择的合理性．方法使用CVD复合涂层刀具对天然大理石进行了高速铣削试验,利用测力仪测量出不同加工参数下的切削力,分析不同参数对切削力的影响,利用扫描电子显微镜观察刀具磨损形貌,通过能谱分析刀具组成．结果CVD复合涂层刀具切削天然大理石过程中,切削力随切削深度和进给速度的增大而增大,随主轴转速的增大而减小,切削深度对切削力的影响程度最大．刀具磨损量随主轴转速的增大而减小,与切削深度和进给速度之间为非线性关系,进给速度高于2000mm／min时出现整体磨损,磨损量不随进给速度的增大而变化．结论CVD复合涂层刀具铣削天然大理石时的磨损机理是：涂层和刀具基体的机械损耗去除（剥落和崩刃）、高温下的氧化磨损和粘结磨损．由于工件和刀具表面存在摩擦产生热量,刀具涂层发生粘结磨损,在周期性冲击力作用下造成后刀面涂层和基体的机械损耗去除,裸露的刀具基体与空气中的氧发生氧化磨损,其中机械损耗去除磨损和粘结磨损伴随整个刀具磨损过程．     

CVD涂层硬质合金刀具的失效机理

通过系统的实验研究和理论分析,揭示了 CVD(化学气相沉积)涂层硬质合金刀具在磨损和破损状态下的不同的失效机理,并在机理分析的基础上,阐明了涂层硬质合金刀具对于切削条件的特殊适应性.     

纳米针状金刚石膜的制备

利用高功率微波等离子体化学气相沉积方法在硅衬底上沉积了多晶金刚石薄膜,然后利用电子束蒸发方法在金刚石薄膜表面上沉积了5 nm厚的Pt薄膜.利用Pt的自组织化效应,再通过氢等离子体照射、氧等离子体刻蚀、王水处理等手段,使金刚石薄膜表面形成了纳米针.利用拉曼光谱和扫描电子显微镜(SEM)表征金刚石薄膜的结构,拉曼光谱显示在1 315 cm^-1处出现纳米金刚石特征峰,SEM显示纳米针均匀地直立在金刚石薄膜表面,每平方厘米大约含有10⁸个纳米针,纳米针的平均高度约为1 μm.     

微铣削Ti6Al4V刀具磨损机理研究

采用直径1mm带涂层硬质合金微铣刀在Ti6Al4V材料表面展开微铣削刀具磨损试验,研究三个主要切削参数即主轴转速、每齿进给量、切削深度对切削力及刀具磨损量的影响;试验利用扫描电子显微镜与能谱仪观察刀具磨损形貌,分析其化学元素的变化,研究微铣削刀具的磨损机理。结果表明:每齿进给量与切削深度的增大造成切削力、刀具磨损量均变大,为了减小微铣刀磨损,延长使用寿命,可提升主轴转速,选用较小的每齿进给量及切削深度进行加工。微铣削Ti6Al4V刀具磨损主要发生在刀尖部位,并且多种磨损形式同时出现,粘结磨损是造成刀具磨损的主要原因,低速条件下微铣削刀具的损伤机理以磨粒磨损和粘结磨损为主,切削速度增大后发生粘结磨损的同时微铣刀刀尖处有一定程度的氧化磨损。     

马氏体耐热型不锈钢的切削试验研究

马氏体耐热型不锈钢是超耐热、超强度合金钢,属于难加工材料。结合切削试验的数据分析,讨论了马氏体耐热型不锈钢的机械性能、PVD涂层和CVD涂层刀具的比对、以及切削用量的选择。     

Atomic scale KMC simulation of {100} oriented CVD diamond film growth under low substrate temperature—part Ⅱ Simulation of CVD diamond film growth in C—H system and in Cl—containing systems

The growth of {100}-oriented CVD diamond film under two modifications of J-B-H model at low substrate temperatures was simulated by using a revised KMC method at atomic scale,The results were compared both in Cl-containing systems and in C-H system as follows:(1) Substrate temperature can produce an important effect both on film deposition rate and on surface roughness;(2) Aomic Cl takes an active role for the growth of diamond film at low temperatues;(3){100}-oriented diamond film cannot deposit under single carbon insertion mechanism,which disagrees with the predictions before;(4) The explanation of the exact role of atomic Cl is not provided in the simulation results.     

Atomic scale KMC simulation of {100} oriented CVD diamond film growth under low substrate temperature-Part II Simulation of CVD diamond film growth in C-H system and in Cl-containing systems

The growth of {100}-oriented CVD diamond film under two modifications of J-B-H model at low substrate temperatures was simulated by using a revised KMC method at atomic scale. The results were compared both in Cl-containing systems and in C-H system as follows: (1) Substrate temperature can produce an important effect both on film deposition rate and on surface roughness; (2) Aomic Cl takes an active role for the growth of diamond film at low temperatures; (3) {100}-oriented diamond film cannot deposit under single carbon insertion mechanism, which disagrees with the predictions before; (4) The explanation of the exact role of atomic Cl is not provided in the simulation results.     

Development of an ultrahard nanotwinned cBN micro tool for cutting hardened steel

Binderless nanotwinned cubic boron nitride (nt-cBN) synthesized from onion-structured BN precursors under high pressure and high temperature shows a very fine microstructure consisting of densely lamellar nanotwins (average thickness of 4 nm) within nanograins. The unique nanotwinned microstructure offers high hardness, wear resistance, fracture toughness, and thermal stability which are essential for advanced cBN tool materials. Thus, a circular micro tool of nt-cBN was fabricated using femtosecond laser contour machining followed by focused ion beam precision milling. Thereafter turning tests were performed on hardened steel using the studied micro tool. To evaluate the cutting performance, the machined surface quality and subsurface damage of the hardened steel were characterized. The wear mechanism of the nt-cBN micro tool was also investigated. It is found that the fabricated nt-cBN micro tool can generate high quality surface with surface roughness less than 7 nm and nanograin subsurface of about 500 nm deep. In addition, abrasive wear is found to be the dominant wear mechanism of the nt-cBN micro tool in turning hardened steel. These results indicate that nt-cBN has outstanding potential for ultra-precision cutting hardened steel.     

金刚石薄膜基体材料的选择及预处理工艺

论述了CVD金刚石薄膜基体材料的性质,从基体材料与金刚石的热膨胀系数的差异、晶格失配等方面,提出了选择金刚石薄膜基体材料的方法,并对硬质合金、铜、钢、硅等材料的基体预处理工艺作了综述.指出基体材料的选择和预处理工艺是优质金刚石薄膜制备的关键.