金刚石工具制造用热压模石墨材料性能

石墨以其良好的性能和一定的机械强度及优良的加工性能等特点而成为金刚石工具制造中为数不多的热压模材料中的首选材料     

过渡金属作用下的金刚石石墨化机理研究*

从电子和原子角度解释了过渡金属对金刚石石墨化催化作用的机理,即过渡金属具有空d轨道,并且在某一面上与金刚石(111)面原子符合对准原则。为了验证此结论,基于第一性原理建立铬、铁、钴、钛、铂、铝、铜原子与金刚石原子的作用模型,进行仿真计算,得到不同过渡金属对金刚石石墨化的影响规律。仿真结果表明：Cr、Fe、Co、Ti、Pt作用下的金刚石结构出现不同程度的石墨化现象,而Al、Cu作用下的金刚石无石墨化现象。不同金属作用下金刚石原子结构的平面度由小到大依次为铁、铬、钴、钛、铂、铝、铜;碳原子间方差由小到大依次为铁、铬、钴、铂、钛、铝、铜;系统能量变化由大到小的顺序依次为铁、铬、钴、铂、钛。通过比较,铁、铬、钴原子对金刚石石墨化具有明显的催化作用,铂、钛原子有一定的催化作用,而铝、铜原子则无催化作用。当金属具有空d轨道且与金刚石在一定面上符合对准原则,未配对电子越多,金属对金刚石石墨化的催化作用越强;反之,当金属价电子层无d轨道或d轨道电子是充满状态时,金属对金刚石石墨化无催化作用。该研究为利用金刚石石墨化机理刃磨金刚石刀具提供了理论基础。     

多晶金刚石微粉的制备及其得率和耐磨性

以土状石墨粉和铜粉为原料,采用粉末冶金法制备了铜/石墨材料,然后采用冲击波合成工艺制备了多晶金刚石微粉;研究了铜含量、石墨粒径、热处理以及复压工艺对其得率和耐磨性的影响。结果表明:多晶金刚石微粉的得率随铜含量的增加而增大,随石墨粒径的增大而先增后降,粒径为70μm时的得率最高;复压前,多晶金刚石微粉的得率随热处理温度的升高先略增加后又急剧降低,复压后,得率随热处理温度的升高而增大;制备工艺对多晶金刚石微粉耐磨性能的影响较小。     

热处理对热压陶瓷复合材料机械加工损伤的影响

研究了热处理对热压ＺＴＭ／ＳｉＣｐ陶瓷复合材料加工的影响。发现经热处理加工后的性质发生很大的变化;未经热自理的材料机加工后,其亚表面裂纹工度在２０μｍ左右,常任主材料的内部,材料的室温断裂强度下降约２４％;经热处理后,材料的机加工亚表面裂纹长度约１０－１５μｍ有平行于材料表面趋势,室浊断强度仅下降６％左右;同时热处理后材料的表面机加工残余应力减小。     

添加石墨对Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石磨粒界面组织的影响

钎焊单层金刚石工具磨粒具有高的出刃和把持力,但在高温钎焊过程中易造成金刚石较大的热损伤,利用在Ni-Cr合金中添加适量的石墨,期望能够阻止金刚石石墨化,降低金刚石焊后热应力和过度反应。采用添加质量分数为0%、1%、2%石墨的Ni-Cr合金作为钎料对金刚石进行保护气氛钎焊试验,钎焊温度1 050℃保温5 min,利用扫描电镜对焊后金刚石的形貌和焊缝组织进行分析,测试钎缝的显微硬度。结果表明,添加1%石墨的钎料对金刚石润湿性较好,添加的C元素能够与Cr元素反应后形成碳化物,其中部分Cr3C2在金刚石表面形核长大,并与金刚石有一定位向关系,Cr7C3的形貌由实心转变为空心,钎缝中形成簇状共晶石墨,显微硬度由630 HV0.2下降到580 HV0.2,有利于金刚石磨粒的后期出露和降低热应力。     

热处理条件对Mg-PSZ陶瓷四方相马氏体相变温度及线膨胀量的影响

本文研究用工业原料制备的Mg-PSZ材料热处理条件对其马氏体相变温度及线膨胀量的的影响,着重研究两个低共析区1300℃和100℃分解热处理的结构变化与M s及ΔL/L的关系,指出1100℃热处理条件下马氏体相变的曲线特性。     

中密度纤维板热压机压力模糊控制研究

针对中密度纤维板生产过程中,热压压力控制存在的大惯性、纯滞后和非线性问题,提出具体的解决方法。运用模糊控制理论,建立中密度纤维板热压机模糊控制器模型,采用PID-FUZZY控制策略结合Mamdani推理合成算法,建立热压压力模糊控制查询表,从而实现对热压过程的优化控制。通过仿真实验和结果分析得出,PID-FUZZY控制具有稳定性好、超调量少、震荡现象少等优势特点。     

热压法制备P型Si0.8Ge0.2合金及其热电性能

采用真空熔炼和热压烧结法制备了B含量为0．3％～０．72％的P型Si0．8Ge0．2固溶体合金，对样品进行了物相结构分析和微观形貌表征，并研究了掺B量对合金热电性能的影响。结果表明：随着B掺杂量的增加，电导率σ增大，塞贝克系数α减小。功率因子α2σ在B掺入量约为0．6％时达到最大值。     

压制工艺对石墨膜力学性能的影响

为提高柔性石墨膜的抗拉强度,以2种可膨胀石墨为原料制备了石墨膜,从原料的性质、膨化温度、成型压力、柔性石墨膜的密度、压制工艺等几个方面,分析对柔性石墨膜力学性能的影响,探讨柔性石墨膜的最佳制备工艺。结果表明:柔性石墨膜的抗拉强度随着石墨粒度、膨化温度、成型压力及材料密度的增加而逐渐增大;当选用的可膨胀石墨粒度范围为(-0.425+0.300 mm),膨化温度为1 000℃,成型压力为28 MPa,采用5次压制工艺(压力依次为3、10、16、28、28 MPa),取柔性石墨膜的密度为1.46 g/cm~3时,得到的2种柔性石墨膜的抗拉强度分别为5.68、5.26 MPa,相比优化前大幅提高。     

热压法制备N型Si0.8Ge0.2合金及其热电性能

采用真空熔炼和热压烧结法制备了掺P量为0．1％～0．3％的N型Si0．8Ge0．2固溶体合金，对样品进行了物相结构分析和微观形貌表征，并研究了掺P量对合金室温热电性能的影响。结果表明：随着P掺杂量的增加，电导率σ增加缓慢，各样品相差不大，塞贝克系数α明显减小。功率因子α2σ随之减小。     

Inconel625粉末盘热等静压近净成形过程模拟与验证

为一次性成形复杂结构的镍基高温合金涡轮盘零件,采用热等静压近净成形(NNS-HIP)方法,设计了随形和上下对称两种模具方案。基于连续介质塑性理论,用有限元程序MSC.Marc实现了Inconel625粉末盘NNS-HIP过程的数值模拟,选取了较优方案进行试验。模拟结果显示：薄壁软钢包套受压变形大,驱动粉末致密化,内部型芯基本不变形,达到了粉末盘内部复杂流道控形的目的;粉末体先膨胀后分段致密化,呈现非定向复杂流动规律。试验结果表明：数值模拟预测的尺寸误差在3.57%以内,主要由加工和测量误差引起;低密度区的模拟密度值较实际结果低,主要是模拟忽略了粉末颗粒的移动和重排等微观行为所致;Inconel625压坯的拉伸强度高于ASTM同质锻件标准,固溶处理后可以获得良好的塑性。研究结果说明,通过数值模拟可以为NNS-HIP模具的结构设计提供参考。     

Ti6Al4V合金整体零件的两步热等静压近净成形工艺探究

针对热等静压整体成形高温合金零件容易产生部分区域致密度较低、整体性能不均一的问题,提出了热等静压两步成形方法,在较低的温度和压力作用下成形为不带连通孔隙的原始零件,去除控形模具后用合适的温度压力作用使不致密区域致密,提高零件均一性。以Ti6Al4V粉末材料为例,使用有限元模拟和实验测试相结合的方法,确定了两步成形法的工艺参数,并成形了叶盘零件。SEM结果显示：热等静压两步法成形的零件组织由板条状α+β相组成,原始颗粒边界消失,不连通孔隙闭合。断口形貌显示:在合适的两步成形工艺参数加载下,粉末颗粒冶金结合牢固, 不再成为裂纹起始处,拉伸强度提高。两步法拉伸性能略优于常规热等静压拉伸性能,性能达到同规模锻件水平。     

热变形和弛豫对低碳贝氏体钢相变的影响

采用Thermeemastor Z热模拟机研究了低碳贝氏体钢奥氏体熟变形以及弛豫时间对低碳贝氏体相变的影响。结果表明：塑性变形抑制贝氏体相变,随着变形量增大,相变开始温度降低,初始转变速率加快,最终转变量减小;随着弛豫时间延长,相变开始温度和转变量逐渐升高并最终趋于稳定。弛豫一定时间使贝氏体板条束界面清晰,板条细化。     

The Characterisation and Finite-Element Analysis of a Polymer under Hot Pressing

Finite-element simulation of the hot pressing process has been performed using ABAQUS. The viscoelastic polymer (polymethyl methacrylate) used in this study has mechanical properties that depend on the temperature and working pressure. Based on the nonlinear viscoelastic model, the polymer material behaviour is simulated successfully with the data obtained from material tests. Simulation results conform to related experiments, indicating that the approach can accurately predict pressure distribution within a polymer hot pressing.     

热等静压处理后TC4钛合金中等轴α相特征及其对拉伸性能的影响

对铸造TC4钛合金进行热等静压处理后,研究了TC4钛合金中等轴α相的特征及其对拉伸性能的影响,并对拉伸断口形貌进行了分析。结果表明:经热等静压处理后,在钛合金的三角晶界处可能会形成尺寸约为5μm的等轴α相,因等轴α相含量较少,对拉伸性能的影响很小;含有等轴α相钛合金的拉伸断口上存在由大量韧窝组成的平台区。