金属结合剂金刚石工具研究进展

金刚石工具广泛用于天然石材、陶瓷、玻璃、混凝土、硬质合金等的磨削和切割,金属结合剂金刚石工具因具有良好的机械和热学性能而成为金刚石工具的主力军。随着新型陶瓷混凝土等加工对象的不断出现和变化,要求金刚石工具要持续改进,以提高其切削效率、减少自身磨损、同时降低其制造和使用成本。本文综述了人造金刚石颗粒的性能、不同类型金属结合剂的成分组成和基本性能、金刚石与金属结合剂的界面结合状态以及提高其结合强度的措施,并对金属结合剂金刚石工具的发展作了进一步展望。      

金属镀覆金刚石及其应用领域

金刚石镀覆产品已经应用在金刚石刀头和锯片等工具制造中,涂层、金刚石、金属基的关系和应用性能已被验证。结果表明金刚石磨料在金属基中的相对保留可以通过锯片应用测试得到,在金属基中磨料保留通过一个薄弱环节模型的部分断裂分析而得。一、简介工业金刚石磨料广泛应用于切割和钻进岩石与混凝土材料。尽管镀覆金刚石磨料最初在1970年开发,     

金刚石绳锯锯切金属构件的研究

近年来，在天然石材和建材特别是在较厚的材料或用其它工具难以接近的零件加工领域，绳锯切割已许多应用。在20世纪80年代，有少数公司用金刚石绳锯进行金属切割取得了一定成功。金刚石绳锯切割仅限于低碳钢型材的切割，如海底输气／输油管。切割纯钢材料是新的应用领域，如核电站或海底的构件的维修。此类特殊切割任务要求开发合适的金刚石工具。本文论述了金刚石绳锯切割的基本原理，讨论了金刚石绳锯切割金属构件的基本情况，并详细描述了工具和工件的相互作用，从各个方面测得和分析所有很必要的数据（力、温度和工具磨损）。本文还给出了金刚石工具磨损的分析方法。根据试验收集的数据给出了一个磨损机理模型。描述了着重用于钢质构件切割的金刚石绳锯技术进一步开发项目的代表性结果。     

电镀金刚石切割线的种类及制造工艺的研究概述

电镀金刚石切割线是以电镀金属为结合剂,通过金属的电沉积把金刚石磨料固结在芯线基体上而制成的一种线性切割工具。主要简述了电镀金刚石切割线的研究意义,电镀金刚石切割线的种类,电镀金刚石切割线的常用制造方法,并对金刚石切割线的进一步研究进行了展望。为电镀金刚石切割线的生产和研究提供了一定的指导。     

关于几种表面处理金刚石的对比试验研究

文中对Element Six的镀钛金刚石、国内镀钛金刚石、包钻金刚石和原始无涂层金刚石及它们应用在工具中的表现做了比较，并通过扫描电镜（SEM）形貌观察、X射线衍射（XRD）等分析手段就上述几种表面处理的金刚石对工具性能作用的机理作了分析。结果表明：金刚石镀膜不仅能够提高锯片的切割寿命，而且可以在降低金刚石浓度的情况下达到最大切割速度。但由于镀膜工艺、质量的差异，提高的幅度不同甚至不提高。     

金刚石的磨损形态对工具切割性能的影响

通过对不同金刚石锯片的切性能测试和磨损表面形貌观察，分析了工具中金刚石颗粒的磨损形态与工具胎体的磨损性能之间的关系及其对工具切割性能的影响，指出工具中磨平或抛光的金刚石对工具的切割性能不利，而新出刃和微破碎金刚石颗粒的增多，有利于提高工具的切割性能。     

超硬磨料在硬脆材料切割中的应用

本文概述了硬脆材料切割中使用超硬磨料种典型切割方法。常用的硬脆材料的切割方法有：金刚石锯片切割,金刚石框架锯切割,金刚石带锯切割,金刚石串珠锯切割等。这此切割方法各有其特点,用途各异,也各有其局限性,除了金刚石串珠锯外,一般都难以切割曲线,并且切缝较宽,出材率率,不适用于贵重材料的切割。本文还比较详细地介绍了较先进的线锯切割的几种方式,指出环形电镀金刚石线锯工切缝等,特别适合切割贵重的硬脆非金属材料,并且切割速度高,能充分体现金刚石磨料的卓越性能,是应用前景非常广泛的切割方法。文中最后探讨了超硬磨料切割技术的发展方向。     

预合金粉末在金刚石工具中的应用研究

本文初步分析研究了预合金粉末在金刚石工具胎体材料中的应用情况，讨论了预合金粉末作为工具胎体材料的优越性能和应用前景，分析发现，只要选择得当，预合金粉末胎体材料的性能可达到钴基胎体材料的性能水平，并且具有切割速度快，寿命长，对金刚石粘结牢固等优点，预合金粉末的应用成功必将推动金刚石工具制造技术的进一步发展。     

稀土元素在金刚石工具中应用研究的新进展

本文探索了稀土元素在金刚石工具中的行为机制。作者自80年代开始对铈在铜基胎体、铝基胎体、钴基胎体中的力学性能和高温性能进行了系统研究，80年代末开始研究镧元素在金刚石工具中的行为，包括镧、铈与胎体材料的磨损性能、切割性能的关系，及磨损性能与切割性能之间的联系，发现：稀土镧、铈能明显地降低结合剂的磨损性能，提高工具的切割性能，并成功地应用在工具中。稀土元素是使用量微、作用明显的元素，而且价格便宜，在金刚石工具中很有推广价值。     

稀土元素在金刚石工具中应用研究的新进展

本是稀土元素在金刚石工具中行为机制探索的新近工作。作自80年代开始对铈对铜、铝、钴基胎体中的力学性能和高温性能^[123]进行了系统地研究。80年代末开始研究镧元素在金刚石工具中的行为，包括对镧、铈和胎体材料的磨损性能、切割性能的关系，及磨损性能与切割性能之间的联系进行探索^[6]，首次发现：稀土镧、铈明显降低结合剂的磨损性能，提高工具的切割性能，并在工具中得到成功地应用。稀土元素是使用微量、作用明显的元素，而且价格便宜，在金刚石工具中很有推广价值。     

金刚石涂层刀具加工石墨的切削性能

为充分对比不同类型金刚石涂层刀具的切削性能,定制几种不同类型金刚石涂层刀具进行等静压石墨切削加工,并与WC硬质合金刀具和TiAlN涂层刀具的切削情况对比,分析不同类型金刚石涂层刀具的涂层形貌、切削寿命、加工后的表面质量以及切削力。结果表明:制备的金刚石涂层刀具的涂层形貌主要为纳米晶和微晶,其寿命是硬质合金和TiAlN涂层刀具的10倍以上,且几种不同类型的金刚石涂层刀具寿命差异较小;金刚石涂层表面的晶粒细化可以降低加工表面的粗糙度和切削力,涂层脱落是金刚石刀具的主要磨损形式。      

超硬材料刀具的特性及应用

本文主要介绍了单品金刚石刀具，高温高压合成的聚品金刚石（PCD）刀具，聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具及化学气相沉积的金刚石膜（CVD）刀具的特性及应用。我们做了有关CVD刀具与PCD刀具耐磨性的切削试验：通过试验可以看出，CVD刀具确实有较好的耐磨性，但是在切削时间为17min时，由于CVD较PCD脆，在25倍显微镜下观察发现CVD金刚石刀具的刀口有明显的崩刃。另外发现，CVD金刚石刀具在制造及使用过程中也极易出现崩刃现象，所以目前大多数厂家仍以使用PCD刀具为主，CVD金刚石刀具的推广仍需要一个过程。     

研磨刀架结构对金刚石刀具刃口质量的影响

金刚石刀具刃口锋利度和刀面表面粗糙度对所加工零件的质量有着重要影响。较好的研磨刀架结构将有助于降低因刀架而产生的振动扰动,获得高质量的刀具刃口。通过改进刀架结构,使刀具刃口锋利度从300 nm提高到了50 nm,表面粗糙度从15 nm提高到了0.5 nm,刀具刃口质量得到了明显改善。     

Research Progress of Diamond Tool Machining Technology for Ferrous MetalsEI北大核心CSCD

金刚石刀具是超精密加工最理想的刀具之一,但在黑色金属超精密加工领域“石墨化”导致刀具快速磨损,其应用极大地受到了限制。首先,针对金刚石刀具的磨损机理进行介绍。然后,综述金刚石刀具切削黑色金属的几种常见方法,如刀具表面改性、工件表面改性、低温辅助切削、超声振动辅助切削等,通过研究实例来分析各方法的应用效果和存在问题,并从技术层面分析影响金刚石刀具在黑色金属加工领域发展的关键因素。最后,对金刚石刀具切削黑色金属未来的发展趋势进行探讨。总结金刚石刀具在黑色金属领域的加工方法,分析加工黑色金属时抑制金刚石刀具磨损的核心技术,对黑色金属的精密超精密加工具有重要的引领和推动作用。     

低刚度约束下复合材料螺旋铣磨制孔

针对复合材料构件空间狭小、加工可达性差、加工精度不足的问题,使用基于微刃切削原理的电镀金刚石磨具,在低刚度约束下螺旋铣磨制孔。通过理论分析磨粒切削长度和实验对比加工效果,发现:相较于普通硬质合金刀具,金刚石磨具的磨削力峰值降低30%,且普遍低于60 N;用金刚石磨具加工的孔边缘几乎无毛边,也不见磨削烧伤。采用微刃切削方法可降低切削力,减少加工毛刺,提高加工精度。      

钎焊单层金刚石磨具的研究进展

钎焊单层金刚石磨具的研究和应用在国内外越来越受重视,与电镀单层金刚石磨具相比,钎焊单层金刚石磨具具有金刚石出刃高、容屑空间大、金刚石与基体之间的结合强度高等无可比拟的优点。从钎焊机理、钎料选择和钎焊工艺流程三方面介绍国内外钎焊单层金刚石磨具的研究现状,并分析大批量制造单层金刚石磨具存在的问题,指出下一步的研究有四项关键技术值得关注:钎料厚度的实用化控制、优质钎料的开发、钢基体受热变形、金刚石磨粒有序排布技术,为钎焊单层金刚石磨具的产业化提供借鉴。     

基体热处理使PCD刀具适于断续切削

聚晶金刚石（PCD）刀具的韧性较差,极少用于带有冲击性的断续切削加工,限制了其应用范围。为改良刀具性能,通过热处理工艺优化刀具基体,加固PCD和基体的结合,制成新型的PCD刀具。通过断续切削铝合金实验,分析新型刀具的使用寿命以及表面磨损状况。结果表明:刀具基体优化后,金刚石层与硬质合金基体之间的结合力提高,刀具抗冲击能力提高。新型刀具在切削128 min后没有出现崩刃现象,其磨损量仍在可控范围,适用于断续切削生产。      

CVD金刚石厚膜刀具及应用研究

热丝CVD法沉积金刚石厚膜为全晶质纯多晶金刚石材料,是制造切削刀具的理想材料。本文针对国内外CVD金刚石厚膜焊接刀具研究与应用中存在的关键技术问题,结合我所近期相关技术研究进展,重点介绍了其制造工艺及关键技术。     

等离子体技术在提高硬质合金工具上金刚石薄膜附着力方面的应用

金刚石薄膜具有优异的性能，作为切削工具表面的保护性涂层，可以大幅度提高工具的使用寿命以及加工精度。硬质合金是一种广泛使用的工具材料，在其表面沉积高附着力的金刚石薄膜时存在着困难。等离子体中离子、原子或分子具有高的反应活性，等离子体技术在金刚石薄膜的制备中有着广泛应用。利用等离子体技术可以极大的消除因金刚石薄膜与硬质合金基体之间存在热应力以及由硬质合金中的钴粘结剂在化学气相沉积金刚石薄膜过程中的促石墨化作用而产生的不利影响，提高金刚石薄膜与硬质合金基底之间附着力。本文综述了等离子体技术在提高硬质合金工具表面金刚石薄膜附着力方面的研究进展。