PCD拉丝模坯材料的高压合成工艺研究

通过正交试验优化了PCD拉丝模坯材料的合成工艺参数.采用三因素三水平正交设计L9(34),共进行了9次试验.实验结果表明,当烧结温度1550℃、烧结时间180s、冷却时间40s,合成压力5.7±0.1GPa时的PCD拉丝模坯材料的耐磨性、硬度与耐热性最佳.     

纳米PCD材料合成的技术难点

文章探讨了高温高压法制备纳米PCD材料技术的研究现状及存在的问题,针对纳米金刚石纯化技术、表面净化技术,以及高压烧结中表面石墨化、塑性变形、纳米聚晶形成与再结晶晶粒长大控制等关键技术难点进行分析,期望能为今后纳米PCD材料的应用开发提供理论上的帮助.     

金刚石烧结体(PCD与PDC)的发展概况(三)

简单介绍了金刚石烧结体的发明、合成机理、制造方法、品种规格、性能检测、应用效果及其发展前景,可供超硬材料科研与生产人员学习参考。     

金刚石烧结体(PCD与PDC)的发展概况(二)

简单介绍了金刚石烧结体的发明、合成机理、制造方法、品种规格、性能检测、应用效果及其发展前景,可供超硬材料科研与生产人员学习参考。     

金刚石烧结体(PCD与PDC)的发展概况(一)

简单介绍了金刚石烧结体的发明、合成机理、制造方法、品种规格、性能检测、应用效果及其发展前景,可供超硬材料科研与生产人员学习参考。     

不同粒度金刚石微粉对PCD微结构与性能的影响

在烧结温度为1550℃、合成压力为5.7士0.1GPa、烧结时间180s时,采用国产六面顶压机进行了微米级聚晶金刚石的合成试验,研究不同粒度(10μm、5μm、2μm,1μm)的金刚石微粉对合成的PCD微结构与性能的影响.分别采用了SME、XRD和Raman对合成的PCD样品的微结构进行表征,并测试其耐磨性和耐热性.结果表明,PCD试样中均形成了D-D结合,且当金刚石原料粒度为2μm时,样品中存在石墨;随着金刚石原料粒度的减小,Co元素的扩散更加均匀,合成PCD样品的磨耗比越小,耐热温度越低.     

PCD复合圆锯片的磨刃工艺研究

PCD复合圆锯片是一种高效切割工具,因其自身超高的硬度以及耐磨性优势,相比于传统的硬质合金圆锯片具有更长的使用寿命优势。但由于PCD本身的超高硬度导致其磨刃加工难度大,其加工需要采用合适的砂轮种类、合适的进给速度以及合适的单次进给量。通过试验对比金刚石树脂砂轮、金刚石陶瓷砂轮和金刚石电镀砂轮三种不同类型的砂轮在磨刃设备上同时运用0.5 m/min、1 m/min、1.5 m/min、2 m/min的进给速度和0.002 mm、0.005 mm、0.008 mm、0.01 mm的不同单次进给量进行磨刃工艺试验研究。根据磨刃试验得出：采用金刚石电镀砂轮进行磨刃,并采用进给速度1.0 m/min、单次进给量0.008 mm的工艺参数具有最优的加工效率和砂轮使用寿命。     

聚晶金刚石拉丝模高效研磨工艺及参数优化研究

采用金刚石颗粒研磨聚晶金刚石(PCD)拉丝模毛坯的端面,是一种靠脆性断裂机理去除余量的工艺,研磨后的支撑环拉丝模合金环与金刚石层混合表面的平面度不大于0.05 mm。研磨通常分为粗研、精研两个过程。重点介绍粗研过程,因为粗研大约去除余量0.180 mm,约占总去除量的90%。通过研究研磨设备、工装夹具、研磨混合液、研磨压力和研磨速度等工艺参数,开发出一种可以提高效率的特殊研磨工艺。     

HFCVD金刚石薄膜涂层小孔径拉丝模的制备及应用研究

在传统的硬质合金拉拔模具内孔表面沉积热丝化学气相沉积(Hot filament chemical vapor deposition,HFCVD)金刚石薄膜可显著提升模具的耐磨损性能,降低拉拔过程中的摩擦系数,改善模具应用效果,但是对于小孔径拉丝模而言,采用HFCVD方法在其内孔表面沉积金刚石薄膜对热丝的对中性提出了极高要求,且难以同时满足"热丝温度尽量高"和"基体温度控制在合适的范围内"这两个必要条件。文章开发了可保证热丝对中性的平行四边形拉丝装置及可满足热丝及拉丝模内孔表面双重温度要求的辅助散热装夹夹具,并选取定径带直径为1.3mm的漆包线拉丝模作为研究对象,结合基于有限体积法的计算流体动力学仿真方法和正交配制方法,对该工况下内孔金刚石薄膜涂层沉积过程中与拉丝模内孔表面温度场分布相关的工艺参数进行了仿真优化,在此基础上,在拉丝模内孔表面均匀沉积了可满足高品质漆包线高速拉拔生产需求的、具有良好综合性能的高质量硼掺杂微米-未掺杂微米-未掺杂纳米复合金刚石(boron-doped micro-crystalline,undoped micro-crystalline and undoped nano-crystalline composite diamond,BDM-UM-UNCCD)薄膜,显著提高了模具寿命,获得了良好的应用效果。     

聚晶金刚石复合片功能的微结构调控研究

随着聚晶金刚石复合片的推广使用,对复合片的整体性能和某些特殊功能的要求均有提高.文章根据金刚石复合片不同使用环境的要求,结合金刚石复合片的主要性能指标,提出了功能型聚晶金刚石复合片的概念.由于聚晶金刚石复合片不同的显微结构可反映其不同的功能性,结合其影响因素对金刚石复合片的显微结构进行调控,实验结果表明,通过对聚晶金刚石复合片功能的微结构调控,可以优化和突出其磨耗性能、抗冲击性能或者耐热性能,从而满足PDC钻采工具切削齿对不同工况微环境的功能性要求.     

金刚石初始粒径对金刚石聚晶层形貌及表面残余应力的影响

在高温高压条件下(5.2~5.6 GPa,1350℃~1450℃),以镍基合金为烧结助剂采用熔渗法制备了金刚石复合片(PDC)。采用SEM考察了不同金刚石微粉粒径制备的金刚石复合片中金刚石聚晶(PCD)的组织形貌。通过R am an光谱利用静水压应力模型表征了PCD层表面应力。结果表明,PCD层形成了致密的交错生长结构;PCD层表面残余应力表现为压应力并随着初始金刚石微粉粒径的增大而增大,其值为0.12-0.22GPa。     

生长型金刚石复合片（PDC）的制备和残余应力研究

金刚石工具的残余应力大小是评价其性能品质好坏的重要因素之一.实验利用国产六面顶压机,在高温高压的条件下(5.6GPa,1300℃～1500℃),采用熔渗法制备了低残余应力的优质生长型金刚石复合片(PDC). 采用微区拉曼光谱(micro-Raman spectroscopy)测试表征了PDC样品的残余应力分布及大小.研究结果表明,通过制备工艺和组装的优化,制备的生长型PDC样品表面及内部残余应力相对分布均匀,应力值较低,平均数值低于250MPa,远低于文献报道的PDC内部具有870～1400 MPa的巨大的残余应力值.     

The influence of microstructure on the mechanical properties of polycrystalline diamond: a literature review*

ABSTRACT

Polycrystalline diamond (PCD) is an extremely high-performance cutting tool material used in the machining of rock, high-strength, non-ferrous metal alloys and carbon-fibre-reinforced composites. It is favoured for its exceptional hardness and wear resistance which results in at least an order of magnitude improvement in performance over previous technologies in almost all metrics. However, PCD suffers from unpredictable brittle fracture and degradation at high temperature during service which limits its capabilities in cutting applications. The literature on the link between its microstructure and its mechanical properties, including strength, toughness and flaw size distribution as measured by pseudo-static tests, is investigated. The conclusions of the seminal paper on this topic are re-examined in the light of modern ceramics research and an alternative explanation is put forth for the strength–grain size relationship published in this paper. All known literature values for strength and toughness vs. grain size and binder content are collated showing no overall trend in strength with binder content but moderate trends in all other combinations. The common claim of weak grain boundaries is brought into question in the light of the lack of any evidence of this fracture mode being evident in pseudo-static tests. The industrial literature on wear testing and failure modes of PCD in service and service-like tests is examined to bridge the gap between pseudo-static and dynamic, application-based experiments. Six main failure modes are recorded and summarised with intergranular fracture being the most conspicuously absent from the pseudo-static tests. It is suggested that the temperature generated by friction in dynamic tests causes the weakening of grain boundaries, resulting in a transition from transgranular to intergranular fracture and a call for further research in this area is made.     

环形金刚石线锯切割蓝宝石试验研究

使用环形金刚石线直径为0.70毫米,长4米,切割直径53毫米的蓝宝石晶体,30分钟即可完成切割。论文研究切割线速度,进给速度等对蓝宝石切割面粗糙度的影响。通过试验找到环形金刚石线切割蓝宝石片的最佳工艺参数并对其切割机理进行了探讨。     

高浓度铜拉丝废液处理试验研究

针对铜拉丝厂的铜拉丝废液浓度高、难处理的特点,研究开发了一条切实可行的工艺路线:除油→除铜→混凝→回用、生化处理或并人污水处理厂.得出了最佳工艺条件:破乳剂投加量400 mg/L,除铜剂投加量1 500mg/L,PAC 50 mg/L+PAM 0.5 ms/L,在适宜工艺条件下,废水的CODCr浊度、总铜和油分的去除率分别达90.5%、99.5%、99.6%、99.9%.最后估算了该工艺的药剂成本为4元/t,是经济可行的.     

Manufacture of ultrahigh-modulus poly(oxymethylenes) by die drawing

A stable experimental die drawing process has been operated for poly(oxymethylene) over a range of temperature. Rods possessing room-temperature Young's moduli up to 23 GPa were produced using a homopolymer grade, the values obtained from a copolymer being somewhat lower. This compares favorably with the best modulus achieved by hydrostatic extrusion but is rather lower than that produced by conventional drawing; reasons for this are discussed. A stable die drawing process has also been operated for glass fiber-reinforced poly(oxymethylene), but extensive macroscopic void formation occurred in the products under all conditions, reducing their potential for practical application.