硬质合金工具强电流直流伸展弧等离子体CVD金刚石涂层的均匀性研究

采用自行研制的强电流直流伸展电弧等离子体CVD设备对真空渗硼预处理的YG6刀片进行了金刚石涂层沉积，并对放于有效沉积区域不同位置沉积出的金刚石涂层刀片以及刀片自身不同位置之表面涂层的形貌、厚度、质量进行了分析、研究。结果表明：(1)、硬质合金工具强电流直流伸展弧等离子体CVD金刚石涂层的组织、形貌、厚度、质量都是均匀一致的。(2)、利用强电流直流伸展电弧等离子体CVD设备可进行硬质合金金刚石涂层的批量沉积。     

MPCVD装置基片台改进对金刚石薄膜均匀性的影响

通过对实验室自主研发的10 k W新型微波等离子体装置基片台的改进,获得了更高的基片温度,更长的保温时间以及更均匀的基片温度。用直径为80 mm的硅片在改进后的基片台上用MPCVD法沉积大面积金刚石膜。在微波功率为5 k W,沉积气压为5.6 k Pa环境下基片中心获得900℃的基片温度,沉积时间8 h。实验后对硅片中央区域,距离中心20 mm区域,距离基片中心35 mm区域进行对比分析,通过SEM显示三个区域金刚石膜的表面形貌差异很小,通过拉曼光谱观察到在1 332 cm-1处代表金刚石相的特征峰无明显的变化从而确定可金刚石膜在质量上的均匀性,最后对金刚石的厚度表征发现所观察的区域内膜厚变化保持在0.2⁰.4μm之间且金刚石呈现柱状生长模式。     

提高MPCVD金刚石薄膜均匀性的研究

金刚石具有诸多优异的物理和化学性质,使得它在许多高新技术领域如:热沉、光学窗口、光导探测器等方面拥有广阔的应用前景。MPCVD法制备金刚石薄膜具有无极放电、沉积温度低等独特优势,是最具潜力制备高质量均匀金刚石薄膜的方法。文章从CH4和H2的浓度和流量,CO2、O2、H2O气体掺杂,微波功率和气压,2.45 GHz和915 MHz两种微波频率、衬底偏压以及衬底位置等方面,综述了不同的沉积参数对金刚石薄膜均匀性的影响。在保证金刚石薄膜质量的前提下,对如何提高金刚石薄膜均匀性进行讨论。结合市场上已经产业化的产品,在适宜的沉积参数和设备条件下可以制备出高质量均匀的金刚石薄膜,并且展望了金刚石薄膜的发展趋势。     

铁基粉末触媒的粒度及其均匀性对合成金刚石的影响

本文利用铁基粉末触媒在国产六面顶压机上进行了金刚石单晶的合成。研究了高温高压条件下（5.7GPa，1370～1650℃），筛分的6种不同粒度（140／170，170／200，200／230，230／270，270／325，325／400）以及未经筛分的混合粒度的铁基粉末触媒生长金刚石的形貌特征。同时研究了粉末触媒粒度均匀性对合成金刚石的影响。结果表明，触媒粒度越均匀，合成金刚石单晶的粒度越集中。触媒粒度以及合成的金刚石晶体分别通过扫描电镜和光学显微镜进行了观测。     

电火花线切割放电点位置分布均匀性评价

介绍了分路电流法放电点位置检测原理,构建了基于Lab VIEW的放电点位置检测系统,获得了电火花线切割气中精加工的放电点位置分布图。通过对常规的放电点位置分布均方差评价法的改进,证明改进后的均方差法可反映局部放电点位置分布的疏密规律及放电点位置分布随时间的变化规律。     

大面积金刚石膜/Si衬底复合片均匀性研究

对直流电弧等离子体喷射化学气相沉积技术,在φ76.2 mm的Si衬底上沉积得到的金刚石膜,通过SEM和激光Raman表征其质量均匀性。为缓解金刚石膜/Si复合片的内应力,采用台阶式冷却的方式,对样品在1 050℃进行真空退火处理,使样品内的压应力从3.09 GPa减小到1.16 GPa。对样品生长面进行机械抛光,采用表面轮廓仪检测其表面粗糙度均匀性。结果表明：在76.2 mm的金刚石膜/Si复合片上获得的表面粗糙度小于5 nm。     

MPCVD高功率外延生长单晶金刚石均匀性研究

目的 为了优化单晶金刚石大批量生长的等离子体环境,开展了高功率微波等离子体环境对单晶金刚石外延生长研究。方法 利用实验室自主研发的915 MHz-MPCVD装置,在15～37 kW的高功率微波馈入的条件下,研究了在高功率微波等离子体环境中CVD单晶金刚石的均匀生长条件,利用光学显微镜及激光拉曼光谱对所生长的单晶金刚石进行了形貌质量表征,利用等离子体发射光谱对高功率微波等离子体环境进行了诊断。结果 在保持甲烷体积分数为5%时,当微波功率为15k W时,等离子体球的尺寸较小,并不能完全覆盖直径150 mm的基片台;将微波功率从28 kW提高到37 kW,肉眼所见的等离子体尺寸变化并不明显,但等离子体的能量分布范围有一定的扩大,这意味着在一定的范围内活性基团的能量分布更均匀。在较高的微波功率下,分布于基片台不同区域的单晶金刚石片均能获得较好的层状生长台阶。随着微波功率的提高以及基片温度的增加,分布于基片台不同区域的微波电磁场强度都有所增强,提高了单晶金刚石的生长速率和质量。结论 在高功率等离子体环境中,通过大幅度的提高微波功率,可以有效地活化含碳基团,在等离子体中产生有利于单晶金刚石高质量高...     

燃焰法沉积金刚石薄膜涂层刀具时的生长均匀性研究

在分析燃焰法民金刚石机理的基础上,研究了用燃焰法在刀具上沉积金刚石薄膜时的生长均匀性问题,提出了刀刃上金刚石的异常生长原因及抑制方法,获得了涂层均匀的金刚石薄膜涂层刀具。     

电沉积层厚度分布均匀性的研究进展

厚度分布尽可能均匀是绝大多数电沉积应用场合努力实现的目标。从电解液组分、电源、电沉积槽、阳极与阴极的结构形状及布局、电解液的搅拌方式等方面介绍了它们与电沉积层厚度分布之间的关系及其研究进展。协同改善电沉积过程中阴极的电场与流场分布是众多研究的主要思路,并在经验性改进方案和案例性数值仿真方面取得很大进展。未来的探索应更多地从理论角度提出通用性解决方案。     

金刚石绳锯切割花岗石过程中岩屑粒度分布研究

对三种不同花岗石绳锯切割过程中不同弧区位置的岩屑进行了采集,并对其粒度进行了分析。实验结果表明:三种花岗石岩屑粒度分布曲线均大致为单峰分布,符合罗辛-拉姆勒分布规律,大部分岩屑颗粒尺寸集中在20~100μm之间,花岗石岩屑的粒度分布不仅与加工弧区的长度有关,还受到花岗石的原始粒径的影响。     

金刚石和立方氮化硼工具的电子探针研究

运用电子探针X射线显微分析(EPMA)方法并结合XRD分析对金刚石和立方氮化硼(CBN)工具进行了研究,结果表明:在金刚石工具中,Co、Cu和Sn的元素相互均匀分布,三者形成了合金相,Co和金刚石的结合紧密程度好于Cu和Sn;金属基体与金刚石的界面上生成了一定量的Co2C,使金刚石和结合剂之间实现了冶金结合,大大增强了界面黏接强度.在立方氮化硼工具中,Sn、Ni、Cu、Co四种元素之间形成了合金,Sn、Cu、Co元素在CBN的周围均匀分布,和CBN结合紧密,但Ni和CBN界面的结合稍差一些;Co多的区域Cu相对少,Cu富集的区域Co相对少;Cu和CBN结合较好,Co和CBN在界面的结合不如Cu紧密.     

应用数字图像识别法检测金刚石磨粒的形状与粒度

提出一种金刚石磨粒尺寸的检测方法，并建立相应的测试系统，目的在于快速检测出超硬磨料的形状和粒度。应用数字图像识别技术，通过MATLAB软件编程，对CCD采集到的金刚石磨粒数字图像进行图像增强、二值化、滤波、边界检测等图像处理，设定金刚石磨粒的等效形状，检测金刚石磨粒的形状与粒度。选择晶形较规则的等积形金刚石磨粒作为实例，将金刚石磨粒的面积等效为正六边形。结果表明金刚石磨粒的粒径满足正态分布，应用数字图像识别技术检测金刚石磨粒的形状与粒度是可行的。     

金刚石车刀自动研磨装置图像处理系统的开发

本研究开发了能够应用于圆弧刃金刚石车刀自动研磨的图像处理系统,在使用基于形状的模板匹配的方法对车刀进行初始安装的基础上,进行了切削刃形状信息和位置信息的亚微米精度测量。测量结果表明:开发的图像处理系统实现了圆弧刃半径分别为1mm,0.5mm,0.2mm的金刚石车刀测量,能够在线获得自动研磨所需的形状信息和位置信息,在精度和效率上为自动研磨系统的开发提供了保证。     

国内外预合金粉末在金刚石工具中的应用

预合金粉末由于每个粉末颗粒都包含组成合金的各种金属元素,其共熔点比合金中单元素熔点低,因此预合金粉末具有成分均匀,烧结温度低等优点,从而引起了广泛的重视。本文介绍了金刚石工具用预合金粉末制造方法及特点,国内外预合金粉末产品性能及应用,在此基础上展望了未来预合金粉的发展趋势。     

射流倾斜角度对热轧无缝钢管冷却均匀性的影响

为了获得射流倾斜角度对热轧无缝钢管冷却效率及均匀性的影响规律,运用Fluent软件对单股倾斜射流冲击冷却热轧无缝钢管的流动特点及传热特性进行了有限元模拟。研究了不同射流倾斜角度下无缝钢管表面剪切力、湍流动能及压力分布特点,并获得冲击点处热流量及钢管1/2厚度处温度的变化曲线。结果表明,射流倾斜角度对钢管表面剪切力、湍流动能及温度分布具有显著的影响;随着射流倾斜角度的增加,钢管表面剪切力及湍流动能非对称性逐渐增加,且在顺流方向3°附近出现最大值;从钢管1/2厚度处温度分布发现,随着射流倾斜角度的增加,换热效率及温度均匀性得到了改善,先升高后降低;通过标准差计算,当入射角θ=10°时,冲击点两侧温度均匀性最佳。     

人造金刚石形貌分析系统与振筛系统测试金刚石粒度组成的对比研究

对人造金刚石粒度组成进行检测的方法主要有利用筛网筛分和形貌分析系统进行检测两种方法，本文采用这二种方法分别对同一组样品进行三次连续检测，发现采用筛网检测同一个样品基本粒比例的最大值与最小值的差值最大为1个百分点，形貌分析系统测试同一个样品的基本粒比例的最大值与最小值的差值最大为8．7个百分点；筛网检测三个样品基本粒比例的平均值是96．7％，形貌分析系统测试三个样品的基本粒比例的平均值是81．6％，这说明振筛机系统检测金刚石粒度组成的稳定性好于形貌分析系统，形貌分析系统测试的基本粒少于振筛机系统，形貌分析系统测试粒度分布结果受金刚石晶形的完整性、对称性影响较大。     

喷涂角度对HVOF WC-Co-Cr涂层分布的影响

在喷涂复杂形状部件时,喷涂焰流和基体表面几乎不可能固定一个角度。研究喷涂角度对涂层性质的影响是必要的。本文研究凹面曲率半径对沉积率的影响。实验使用团簇烧结的WC-10Co-4Cr粉末（粒径15~45μm）。实验时喷涂参数不变,喷涂半径为10,15,25mm的凹面。研究表明,喷涂角度严重影响涂层沉积率。喷涂角度减小导致沉积率减少。当喷涂角度少于30°.,涂层性质显著降低。涂层沉积分布和不同凹面半径的关系被推导。     

金刚石绳锯加工弧区锯切力分布的研究

本文针对金刚石绳锯的柔性加工以及长锯切弧区的加工特点,采用弧区内分段的实验方法,在弧区七个位置选取了50 mm的微段,对每个微段进行锯切力的测量,进而总结出锯切加工弧区内锯切力的分布情况.研究结果表明:当线速度和进给速度较小时,整个弧区的锯切力的波动较小,随着线速度和进给速度的增大,弧区锯切力在整个弧区的波动随之变大;...