金刚石涂层机械密封环的制备与抛光特性研究

为延长机械密封环的工作寿命,采用热丝化学气相沉积法在碳化硅陶瓷机械密封环工作表面涂覆具有耐磨减摩特性的、厚度30~50μm微米金刚石(MCD)、纳米金刚石(NCD)和微纳米金刚石(MNCD)薄膜。分析结果表明:MCD薄膜的拉曼光谱具有明显的多晶金刚石特征峰,NCD和MNCD薄膜的拉曼光谱中出现了代表石墨和不定型碳的G峰和D峰。利用平面抛光实验,对比MCD、NCD和MNCD涂层机械密封环后续处理的抛光特性。实验结果表明:MNCD涂层抛光效率高且耐磨损性能优异,其综合使用性能优于MCD和NCD涂层,更适合涂覆在机械密封环表面,以增强其耐磨损性能。     

金刚石薄膜的抛光技术

介绍了目前正在研究和应用的金刚石薄膜抛光技术，并对它们的原理、特点和适用范围进行了分析和总结。     

金刚石薄膜磁性研磨抛光研究

表面粗糙度是影响金刚石薄膜广泛应用的主要因素,选择一种合适的抛光方式可以大幅度降低表面粗糙度,以加速其商业化应用的进程。文中针对内孔金刚石薄膜,提出了一种新的抛光方法——磁性研磨抛光。实验结果表明,可有效除去薄膜晶粒外缘的尖角,而且不会造成涂层的损伤,不影响涂层附着力,是一种温和的抛光方法,可以达到比较理想的抛光效果,采用磁性研磨抛光的金刚石涂层铜杆拉丝模,工作寿命比硬质合金模具提高8-10倍,满足了铜杆拉丝对模具内孔表面光洁度的更高要求。     

金刚石薄膜的抛光技术

介绍了目前正在研究和应用的金刚石薄膜抛光技术，并对它们的原理、特点和适用范围进行了分析和总结。     

金刚石热化学抛光的机理研究

在完成了金刚石表面的热化学抛光后,应用原子力显微镜(AFM)观测加工后表面形成的微观结构,并用扫描电子显微镜(SEM)加以校验.借助X射线光电子能谱(XPS)技术对采样所得铁盘的两个不同区域进行多方面的对比分析,初步确定了抛光过程中发生的理化反应和结果生成物.并在此基础上对热化学抛光各阶段的工作机理作了深入探讨,明确了研磨表面平整、出现凹槽等现象的原因.结论与实验分析结果能够较好地吻合.     

CVD金刚石涂层拉伸模具内孔的抛光装置研制

在CVD金刚石膜抛光机理研究的基础上,采用模块化的设计思想,对抛光装置的模具装夹及传动模块、抛光头及传动模块、高频感应加热模块、抛光装置床身模块进行了设计,完成了CVD金刚石涂层拉伸模具内孔的抛光装置的研制。用此装置抛光在保证较高的抛光效率的同时可以获得较好的表面质量。     

金属密封环表面大气压等离子体枪沉积类金刚石薄膜耐磨性能

采用大气压介质阻挡放电等离子体枪,在低温下(350℃),以甲烷为单体,氩气为工作气体,在金属密封环表面制备一层附着牢固的类金刚石薄膜(DLC),以期改善其表面耐磨性能。利用激光拉曼(Raman)光谱分析所制备DLC薄膜的结构;利用原子力显微镜(AFM)分析其表面形貌;利用划痕仪测量其与基体的结合力;用扫描电子显微镜(SEM)观察其划痕形貌;并利用球-盘摩擦磨损实验仪考察其耐磨性能。结果表明:在本实验工艺条件下沉积的类金刚石薄膜厚度约为500nm,薄膜均匀且致密,表面粗糙度为Ra5～6nm,其与基体结合力达到49N;制备的DLC薄膜具有优良的减摩性,其摩擦因数为0.148,较基体20CrNiMo的摩擦因数0.65明显减小,且耐磨性能得到提高。     

类陨石坑表面类金刚石薄膜的制备及摩擦特性

为了提高DLC（Diamond-like Carbon）类金刚石薄膜与SAE1060碳素钢基材的结合强度,以延长发动机活塞环的使用寿命,研制了一种带有复合阳极的RF-DCCVD双电源化学气相沉积设备。利用锯齿结构的辅助阳极产生尖端放电,制备了具有微米类陨石坑非连续结构的DLC薄膜,并利用Ball-on-Disk摩擦评价试验机评价了薄膜的摩擦特性。着重研究了极间距S -T对薄膜表面类陨石坑密度的影响;最后利用拉曼光谱仪分析了薄膜结构和成分。结果表明：在同样的电压下,类陨石坑的密度随着电极间距的增加而减小,最佳电极间距S -T为40~60 mm,此时不仅具有比较适中的类陨石坑密度,对DLC薄膜的摩擦特性影响不大,而且具有较强的界面结合强度。当S-T为50 mm,施加载荷为3 N时,薄膜的破坏寿命达到了130万循环,比光滑表面的薄膜延长了30万循环。得到的结果显示微米类陨石坑非连续结构能够有效地释放膜内的残余压缩应力,延长SAE1060碳素钢基材上沉积类金刚石薄膜的使用寿命。     

不同粒度纳米金刚石抛光微晶玻璃的研究

选用4种不同粒度的纳米金刚石抛光微晶玻璃,考察了纳米金刚石磨料的粒度对抛光速率和表面粗糙度的影响。采用AFM分析不同抛光表面的微观形貌,讨论了纳米金刚石与微晶玻璃的作用机制。结果表明:采用纳米金刚石抛光微晶玻璃可获得亚纳米级的表面粗糙度;随纳米金刚石粒度的降低,纳米金刚石的抛光速率减小,微晶玻璃表面平均粗糙度降低;微晶玻璃表面晶粒的不同断裂方式影响抛光后的表面粗糙度。     

机械密封环端面力变形的静态测量方法研究

对机械密封环端面变形的理论计算及其实际测量方法进行了探讨,介绍了一种采用动座标系端面引伸片测定机械密封环端面力变形的静态方法。     

W形金属密封环回弹与密封性能研究

利用ANSYS分析W形金属密封环的压缩回弹性能和密封性能,得出W形金属密封环的压缩量与压紧力的关系;讨论加卸载过程中合金基体与银层的等效塑性应变分布情况并分析密封机制。通过正交试验,分析壁厚、波高、波峰半径、波谷半径等结构参数对密封环回弹性能和密封性能的影响规律。结果表明:W形环具有高回弹量和良好的自紧密封功能;加载压缩量达到10%时,合金基体的波谷区域开始出现塑性应变;镀银层在加载时的塑性流动,是能够实现密封的必要条件;壁厚和波高是对W形环综合性能影响最主要的参数;波谷半径过大将导致W形环密封性能难以保证,在改进设计中应避免。     

脉冲多弧离子镀制备类金刚石薄膜的力学特性

利用脉冲多弧离子镀技术在硅基底上沉积类金刚石薄膜。分析了类金刚石薄膜的硬度和工艺参数的关系 ,讨论了薄膜的耐磨性和化学稳定性。     

机械密封环的温度场及变形

用有限元法计算了机械密封环的温度场及热变形、力变形;绘出了密封环温度场的等温线及密封环的轮廊变化;分析了影响机械密封环温度场的各种因素;讨论了密封环的热变形、力变形与环的结构、材料及使用条件间的关系。     

中等粒度纳米金刚石抛光陶瓷表面研究

研究了用各种不同粒度分布的纳米金刚石抛光CaTiO3陶瓷表面。讨论了纳米金刚石颗粒大小及其悬浮液的分散稳定性对磁头表面形貌的影响,评价了由该种材料抛光所形成的缺陷和表面质量。试验分析表明,用粒径越小、粒度分布越窄的纳米金刚石抛光时试样表面粗糙度越小,而粒径越大,即使分布窄,所得的试样表面粗糙度也越大。同时,即使纳米金刚石粒径较小,如果分散稳定性不好,也会在试样表面产生若干很深的划痕和凹坑,从而影响表面粗糙度。     

基于ANSYS的机械密封环摩擦磨损模拟

针对以前对摩擦磨损的研究主要停留于磨损后对磨损表面的变化分析,利用AN-SYS分析软件,对机械密封动、静环之间的摩擦磨损运动进行模拟,寻找一种观察摩擦磨损变化的方法,在泄漏量允许的范围内控制磨损,提高耐磨性.     

纳米金刚石作为抛光材料的应用

抛光是金刚石磨料应用的传统领域,即便在今天,抛光包括超精磨仍是精密加工工艺过程中的一个最重要环节.可是,常用的磨料颗粒尺寸均大于0.1μm,已不能满足高级光学玻璃、晶体、宝石和金相表面的超精表面加工要求.纳米金刚石兼具有金刚石和纳米颗粒的双重特性, 初步研究结果表明纳米金刚石应该是一种理想的超精抛光材料.纳米金刚石的易团聚性是使其未能大量应用的重要原因,分散与分级技术是其能否实实在在服务于现代工业和科学技术的关键.对其发展现状、团聚与分散及其初步应用的效果等作了简要的阐述.     

陶瓷基底上金刚石涂层的研究

研究了几种陶瓷基底上金刚石薄膜涂层的成核生长特性及其力学性能，首次从界面能量角度分析服基底材料对涂层沉积和性能的影响。试验结果和理论分析表明，Ｓｉ３Ｎ陶瓷是一咱理想的刀具基底材料。     

金刚石薄膜涂层刀具的发展与应用

对CVD金刚石薄膜涂层刀具的制造方法、性能特点、切削试验及应用前景进行了综合分析及预测。     

复杂形状金刚石薄膜涂层刀具的制备与试验研究

为了提高金刚石薄膜与衬底附着力,以整体式硬质合金麻花钻为例,对刀具衬底的预处理技术和ＣＶＤ涂层技术进行了研究;以碳化硅颗粒增强铝基复合材料的加工为例,对复杂形状金刚石薄膜涂层刀具的制备及应用技术提出了合理建议。     

聚晶金刚石复合片激光抛光工艺研究

聚晶金刚石复合片因具有超高硬度、耐磨性和良好的热稳定性,被广泛用作切削加工的刀具材料。利用PCD复合片制作刀具时,和传统加工工艺相比,激光抛光可以获得更良好的加工特性。为探究PCD复合片的激光抛光工艺特性,获取最佳表面粗糙度,利用飞秒已抛光区域的线粗糙度,系统地研究了激光功率、扫描速度、扫描间距的水平变化对粗糙度和抛光效率的影响规律。采用正交试验方法对3个因素水平进行优化组合,同时对飞秒激光抛光PCD的作用机理进行初步探究。结果表明：影响粗糙度的主要因素为扫描速度,选用7 MW激光功率、1 000μm/s扫描速度、12μm扫描间距的工艺参数可以获得粗糙度为33.95 nm的优良PCD复合片。