纳米结构陶瓷涂层精密磨削的材料去除机理及磨削加工技术

随着纳米结构陶瓷涂层的开发和应用，其后续精密加工技术已受到人们的关注。纳米结构陶瓷涂层的高硬度和高耐磨性使其成为难加工材料，采用金刚石磨料磨削加工有可能成为其最主要的加工方法。本文首先讨论了纳米结构陶瓷涂层精密磨削的非弹性变形和脆性去除的材料去除机理，然后对可用来加工纳米结构陶瓷涂层的超精密金刚石砂轮磨削、ELID磨削、延性域磨削、超高速磨削、精细磨削等磨削加工技术进行了分析，分析了它们的材料去除机理和技术特点。在此基础上，本文指出了相关的有待进一步研究的课题。     

模具表面等离子喷涂陶瓷涂层性能的检测与分析

根据等离子喷涂陶瓷涂层机理，对涂层的金相组织、厚度、密度、孔隙度以及涂层的结合强度、硬度、耐磨性和涂层表面粗糙度等性能进行测定和分析，阐述模具表面等离子喷涂陶瓷涂层性能的检测与分析技术，为模具修复提供技术保证。     

等离子喷涂陶瓷耐磨涂层的研究进展

介绍了传统陶瓷耐磨涂层及等离子喷涂陶瓷耐磨涂层,重点介绍了等离子喷涂陶瓷耐磨涂层的表面结构、摩擦磨损性能和磨损机制,并对等离子喷涂陶瓷涂层的发展趋势进行了展望。     

等离子喷涂氧化物陶瓷涂层的形貌、结构及结合机制

前言等离子喷涂是一项现代化的表面防护与强化新技术。陶瓷材料的等离子喷涂技术由于其涂层的许多独特性能和工艺复杂性,已成为近年来热喷涂行业研究发展的热门,正在许多高科技部门得以推广。等离子喷涂陶瓷粉末包含复杂的物理、化学反应,且这些反应极其迅速,因此难以避免地会在陶瓷涂层中产生孔隙、裂纹等缺陷。为获得高质量的等离子陶瓷涂层,须对陶瓷涂层的任一局部区域进行     

基于遗传算法的工程陶瓷电火花加工技术

工程陶瓷材料硬脆、导电率低,难以获得高效精密的电加工效果.本文针对工程陶瓷电火花加工特点,在分析国内外工程陶瓷电火花加工技术的基础上,提出了基于遗传算法的工程陶瓷电火花加工方法.该方法结合遗传算法、神经网络及模糊控制理论构造了多环式自适应控制系统,在线对加工过程进行断丝预防、加工工艺自适应和加工参数自适应监测与控制,从而为难加工材料实现高效精密的电火花加工提供理论与技术指导.     

提高等离子喷涂热障涂层隔热性能的方法

为进一步提高等离子喷涂热障涂层的隔热性能,对陶瓷材料的导热理论及热障涂层的热导率进行了研究.提出了包括寻求新型热障涂层陶瓷材料、添加掺杂剂、制备纳米涂层及双陶瓷层热障涂层等能够改善等离子喷涂涂层隔热性能的方法;并指出,采用等离子喷涂技术制备带颜色的稀土锆酸盐纳米双陶瓷层热障涂层,将会进一步改善热障涂层的隔热性能.     

步进距离对HVAF喷涂WC-10Co-4Cr涂层孔隙率和显微硬度的影响

采用超音速火焰喷涂HVAF技术以WC-10Co-4Cr为原料,在7A04铝合金表面制备WC-10Co-4Cr耐磨陶瓷涂层。通过扫描电镜对涂层形貌及孔隙率进行了研究,利用显微硬度仪对涂层硬度进行测量。通过以上实验分析了不同步进距离对HVAF喷涂WC-10Co-4Cr涂层孔隙率的影响。结果表明,通过HVAF技术加工的WC-10Co-4Cr涂层与7A04铝合金基材结合良好,且随步进距离的增加,涂层孔隙率随之增大,涂层硬度随之降低。     

等离子喷涂陶瓷涂层的应用

简述等离子喷涂陶瓷涂层的研究进展与现状,依据陶瓷涂层应用的分类,从等离子喷涂陶瓷涂层的耐磨涂层、热障涂层、耐蚀涂层、超导涂层、压电陶瓷涂层、生物活性涂层方面介绍了目前常用的等离子喷涂陶瓷材料的性能及其应用的研究现状。     

激光重熔纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层组织及性能

为了进一步提高等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数, 下同)复合陶瓷涂层的性能,在γ-TiAl基体材料表面采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响.用扫描电镜(SEM)和显微硬度计分析了涂层形貌、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察.结果表明,等离子喷涂纳米陶瓷涂层由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区两部分组成,仍然具有等离子喷涂态的典型层状结构.经过激光重熔后,形成了致密细小的等轴晶重熔区、烧结区和残余等离子喷涂区,由于激光快速加热和快速冷却加工特点,在重熔区仍保留了部分来源于原等离子喷涂部分熔化区的残留纳米粒子.与常规等离子喷涂陶瓷涂层相比,纳米结构涂层可在一定程度上提高其硬度和耐磨性,经过激光重熔后其硬度和耐磨性进一步提高.     

高铬铸铁表面制备陶瓷涂层的研究

以Ti-B4C-蔗糖-Al和Ni-Al自粘结复合粉为喷涂体系,通过白蔓延反应火焰喷涂技术,采用梯度过渡涂层设计,在高铬铸铁泵叶表面制备了梯度过渡陶瓷涂层.主要研究了喷涂工艺、涂层性能以及喷涂前后基体组织及性能变化等问题.结果表明:利用自蔓延反应火喷涂技术在高铬铸铁表面制备梯度过渡陶瓷涂层是可行的:引入梯度过渡涂层设计后尽管使涂层的显微硬度有所下降,涂层孔隙率有一定增大,但可以明显改善陶瓷涂层与基体的结合,提高结合强度,同时不会造成基体材料和性能发生明显变化.     

不同结合剂金刚石砂轮磨削氧化铝陶瓷工艺实验研究

本文利用树脂、青铜、铸铁三种结合剂金刚石砂轮,以氧化铝陶瓷为加工对象,通过研究各自的磨削比、磨削力、磨削表面粗糙度等指标,进行了三种结合剂砂轮的磨削性能比较,发现铸铁结合剂金刚石砂轮和ＥＬＩＤ（在线电解修整）磨削方法比较适合氧化铝陶瓷等硬脆材料的磨削（尤其是精密磨削）。     

用STM对高速磨削表面微观形貌的研究

本文运用扫描隧道显微镜（STM）对微观三维表面形貌进行了研究,与常规方法对高速磨削表面粗糙度的影响进行了比较,对影响磨削微观三维表面形貌的磨削参数进行了探讨。     

光纤红外测温仪的研制及其在磨削区温度测量中的应用研究

本文对磨削加工产生的火花信号和磨削区温度之间的关系进行了分析研究,并利用自行开发的新型光纤红外测温仪对磨削火花信号进行了系统,定量的分析与实验,实验结果表明,磨削加工中产生的火花是一种平滑,稳定的各态历经随机信号,火花信号与磨削区温度,工件的烧伤层深度之间存在广泛联系,该设备可实现磨削区温度的在线有效测量,使工件的加工表面质量及自动化加工程度得到较大提高。     

轧辊表面砂轮印缺陷的改进

轧辊磨削质量是影响热轧产品表面质量的首要因素,而轧辊表面最典型的缺陷为砂轮印缺陷,其导致热轧带钢表面产生条纹、色差等缺陷。对轧辊表面砂轮印缺陷进行了分析,其不仅与设备精度有关,而且与磨削工艺、砂轮操作等因素相关;为此,从辊型、磨削参数、设备精度方面进行优化,彻底消除了轧辊表面砂轮印缺陷,改善了热轧产品表面缺陷。     

钎焊金刚石砂轮修整实验研究

单层钎焊金刚石砂轮的圆度轮廓精度由于受磨料粒径和钎焊结合剂层高度不均匀等因素的影响而使其难以在工程陶瓷等硬脆材料精密磨削中应用.然而单层钎焊金刚石砂轮的修整是直接对金刚石磨粒进行微量的磨损,修整难度大、效率低,因此,探讨快捷且精密的整形方法就成了解决其应用问题的关键技术之一.在本文研究中,分别采用铁基金刚石烧结磨块、钎焊细粒度金刚石板和氧化铝磨块三种整形工具对钎焊金刚石砂轮进行了磨削法整形实验研究,实验结果表明利用氧化铝磨块进行磨削修整效率极低;钎焊金刚石板磨削修整虽然效率高,但是对砂轮表面金刚石磨粒造成大量破碎磨损;铁基金刚石烧结磨块在整形过程中可稳定地以磨平方式磨损砂轮表面金刚石磨粒,经精密整形后的砂轮圆度轮廓精度较高,用其磨削工程陶瓷时工件表面的犁沟和裂纹明显减少.     

Surface finishing of Ni–Cr–B–Si composite coatings by precision grinding

A Ni–Cr–B–Si/10vol%WC coating material has been precision ground to an optical quality surface finish (<10 nm R_a) using a combination of a very stiff precision machine tool, Tetraform “C”, 76 μm CBN grinding wheels and electrolytic in-process dressing (ELID) assisted grinding. When grinding without ELID, surface finish has been shown to be limited by damage to primary and secondary carbides. This damage may be in the form of carbide pull-out or localised fracture and removal of the larger primary WC particulate. ELID assisted grinding helps maintain CBN grit protrusion and sharpness and thus promotes efficient cutting during grinding, minimising pull-out and localised damage to the harder phases within the coating microstructure. ELID therefore improves both the overall surface finish and surface integrity of the workpiece.     

工件作超声振动时的磨削特性研究

磨削是加工硬脆性材料并获得高加工精度的常用工艺,加工过程中表面质量与材料的去除率是一对矛盾,超声振动的引入在很大程度上缓解了这一矛盾。对工件作超声振动的磨削加工特性进行了试验及理论分析,从工件振动的等效硬度特性角度分析了磨削力比降低的原因,并对其进行了量化计算。该结果对超声辅助磨削加工硬脆材料具有现实的指导意义。     

金属球阀合金球面电火花机械复合磨削加工新方法

耐高温（≥500℃）、高硬度（≥62 HRC）、耐磨损是大型金属球阀内芯合金球体的特性,球体表面必须进行硬化处理。通常,在球阀球体表面喷WC或镍基合金等高硬度涂层材料,其表面硬度≥62 HRC,但使用传统机械磨削方法加工效率极低。在分析电火花机械复合加工原理的基础上,设计了适用于高硬度回转球面精密磨削加工的方法,并设计制作了一种专用复合工具电极和专用夹具,通过使用青铜结合剂金刚石砂轮的复合工具电极来实现合金球体表面的电火花机械复合磨削加工。     

精密磨削Invar36合金时的磨料选择

本文对白刚玉、铬刚玉和绿色碳化硅三种磨料砂轮磨削Invar36合金时的磨削力、磨削温度、表面粗糙度和磨削比进行了对比分析。结果表明：白刚玉砂轮对Invar36合金的磨削比最高,磨削表面粗糙度较好,但是磨削温度和磨削力也比较高,适用于Invar36合金的粗磨;铬刚玉砂轮磨削时的磨削力最小,磨削温度最低,但是磨削比也比较低,因此适用于易变形零件的精密磨削。     

A comparative study: surface characteristics of CVD-SiC ground with cast iron bond diamond wheel

Efficient precision machining of CVD-SiC (chemical vapor deposited silicon carbide) reflection mirrors in extremely low surface roughness and high form accuracy is greatly demanded by advanced industrial fields. The existing lapping methods have a great difficulty in satisfying these demands. Some researchers proposed ductile mode grinding technology, but it inevitably required a very expensive grinding machine, and its grinding process with such fine abrasive wheel was usually unstable. Dr. H. Ohmori put forward a new idea of application of ELID-grinding to ultraprecision grinding of CVD-SiC mirrors. The method had a potential to solve the above problem. In this paper, the precision grinding of CVD-SiC was performed by two kinds of methods. One is the ELID grinding; the other is the ordinary grinding with the saw-like-abrasive-stone-dressed cast iron bond diamond wheel. A comparative study of surface characteristics of ground CVD-SiC has been carried out. The following conclusions have been drawn below. (1) The surface characteristics of wheels dressed by these two methods are different. (2) The surface roughness ground by ELID grinding was only slightly better than the one produced by the ordinary grinding method. (3) The microscopic characteristics of CVD-SiC ground by these two methods differed largely. (4) ELID grinding is greatly recommendable in precision grinding of hard-brittle materials on ordinary machines of low rigidity.