复杂形状硬质合金刀具金刚石涂层的制备及铣削特性研究

采用热丝化学气相沉积法,以平行布置热丝方式及优化的预处理和沉积工艺,在复杂形状硬质合金立式键槽铣刀表面制备出均匀的微米级金刚石薄膜。通过扫描电镜和拉曼光谱研究了金刚石薄膜的形貌和成分。以高体积分数(65%)SiCP/Al复合材料为工件材料进行铣削试验,对比考察了金刚石薄膜涂层铣刀和无涂层铣刀的铣削特性。结果表明:在相同的铣削用量条件下,金刚石涂层铣刀的铣削力比无涂层铣刀的降低20%~60%;涂覆的金刚石薄膜附着强度较好,有效减轻了刀具磨损,使其寿命提高3~5倍;加工初期,无涂层刀具加工工件表面质量较好,但加工中后期工件表面质量迅速恶化,而金刚石涂层刀具加工工件的表面质量较稳定。     

高体积分数SiC_P/Al复合材料断裂性能及其机理研究

对高体积分数SiCP/Al复合材料的硬度、抗拉强度及断裂韧性进行了实验研究。结果表明,随SiC颗粒体积分数的增加,该复合材料的维氏硬度为单调增大;而抗拉强度和断裂韧性均呈先升后降的变化规律,并在体积分数为55%时达到最大值。     

高体积分数SiC_P/Al复合材料固溶处理工艺研究

采用金相分析、维氏硬度测定、拉伸试验以及扫描电镜观察等研究手段研究了固溶热处理工艺对高体积分数SiCP/Al复合材料的力学性能、拉伸曲线和断口组织的影响。结果表明:当固溶温度为528℃时,材料的强度和韧性都处于最佳状态,其缺口抗弯力位移曲线在较高应力下出现平台,说明可通过优化固溶处理参数,提高材料的强度及韧性,降低材料的瞬时破坏性断裂倾向。     

高体积分数SiCP／Al复合材料的细观结构设计及性能研究

根据细观结构设计理论,采用高压制粒-低压浸渗方法制备了铝颗粒增韧的SiCP-Al/Al复合材料(SiC在SiCP-Al团聚颗粒中的体积分数为62%,其总体积分数则为55%),并研究了其硬度、强度及韧性等机械性能.结果表明,SiCP-Al/Al复合材料与普通55% SiCP/Al复合材料相比,断裂韧性略有提高,硬度提高50%左右;与普通62% SiCP/Al复合材料相比,韧性提高33.7%.     

金刚石涂层刀具的制备及其切削性能研究

利用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在硬质合金立铣刀上沉积金刚石薄膜,通过扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对制备的薄膜进行表征,并利用制备的涂层铣刀和未涂层的硬质合金铣刀进行切削实验以对比两种刀具的切削性能。结果表明:涂层刀具上的金刚石薄膜连续均匀,结构致密,无明显缺陷;切削实验中,涂层刀具的耐磨性好于硬质合金刀具,使用寿命有了明显地提高。     

硬质合金切削刀具涂层技术的发展

本文主要综述了硬质合金刀具涂层技术的发展,对硬质合金涂层技术的概念、分类和改进措施等进行了阐述。展望了硬质合金涂层材料的前景和发展方向。     

高体积分数SiCp/Al复合材料的研究现状

从高体积分数SiCp/Al复合材料的制备工艺、性能和应用等方面综述了其国内外研究现状,并指出其今后研究亟待突破的重点与难点.     

硬质合金晶粒度对其表面金刚石涂层的影响

采用热丝化学气相沉积法在不同晶粒度(0.4、0.6、1.0和2.0μm)的YG6硬质合金表面沉积硼掺杂金刚石涂层,通过扫描电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪及洛氏硬度计对金刚石涂层的形貌、结构、成分、结合性能等进行分析,研究硬质合金晶粒度对金刚石涂层生长和结合性能的影响。结果表明,随硬质合金的晶粒度从0.4μm增大到2.0μm,金刚石的晶粒尺寸逐渐增大且均匀性更好,金刚石拉曼峰和石墨拉曼峰的峰强比(I_D/I_G)从4.74增加到6.53。膜基结合性能与涂层的内应力、金刚石的半峰宽之间都有较好的相关性,均受基体合金晶粒错配度的影响,涂层的内应力还受掺硼的影响。当硬质合金晶粒度为2.0μm时,金刚石涂层的I_D/I_G比值最大,为6.53;涂层的内应力最小,仅为1.588 GPa;膜基结合性能最优,在600 N压力下达到HF1级。     

含Si金刚石涂层的工艺研究

利用微波等离子体辅助化学气相沉积的方法,以H₂、CH₄和D₄(八甲基环四硅氧烷)为沉积先驱物,探索了一种在硬质合金基底上制备出含Si元素的金刚石涂层的新工艺.试图利用这种新的方法,进一步提高金刚石涂层对硬质合金基底的附着力.实验结果表明:当D₄的流量相对CH₄的流量较大时,得到球团状的胞状组织;只有当D₄和CH₄的流量相当的情况下,才能沉积出质量较好的金刚石涂层,同时又含有少量的Si使金刚石涂层的附着力较好.     

热丝辐射距离与甲烷浓度对CVD金刚石薄膜的影响

以H2和CH4作为反应气体,采用热丝化学气相沉积法(Hot filaments chemical vapor deposition,HFCVD),在WC-3%Co条状平板上制备金刚石薄膜,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)和洛氏硬度仪分析薄膜的形貌、结构、成分和附着性能,研究热丝辐...     

金刚石盐浴镀覆温度对Al/金刚石复合材料导热性能的影响研究

采用盐浴镀对金刚石颗粒进行表面镀Ti,并采用放电等离子烧结制备高导热Al/金刚石复合材料,探讨了镀覆温度对金刚石表面镀Ti层结构、成分以及Al/金刚石烧结体导热性能的影响。结果表明,在较低的温度(700℃)镀覆30min即能够使金刚石表面包覆一层较为均匀的镀Ti层,镀层表面光滑平坦。当镀覆温度升高,金刚石不同类型表面呈现不同的镀层形貌。Ti在金刚石(100)面沉积速率要高于(111)面,表明金刚石(100)面比(111)面活性更高。随着金刚石镀Ti温度的提高,Al/金刚石复合材料的热导率逐步下降。相比之下,700℃镀覆温度下所得金刚石表面镀层较薄,而且镀层与金刚石之间结合力较强,SPS烧结过程中金刚石与Al基体能够实现较为紧密的结合,因而复合材料热导率优于其它更高镀覆温度条件下所制备的Al/金刚石复合材料。     

注射成形与压力熔渗方法制备高体积分数SiCP/Al封装盒体及其导热性能分析

先用注射成形方法制备出SiC预成形坯,然后使用压力熔渗方法将熔融Al熔渗于预成形坯体得到含65%(体积分数)SiC颗粒的SiCp/Al复合材料的封装盒体.SEM分析结果表明,封装盒体中的Al熔渗完全,内部组织均匀,且基本达到完全致密化;XRD分析结果得出,压力熔渗SiCP/Al复合材料中有微量的Al4C3生成,少量Al4C3有利于促进复合材料的导热性能;对于高体积分数SiCP/Al复合材料,界面热阻对材料热导率的影响不可忽略,使用等效粒径和Hasselman-Johnson模型计算本试验制备的SiCP/Al复合材料的界面热阻约为4.68×10-8m2·W/K.     

电子封装用高体积分数SiCp/Al复合材料的制备

采用粉末注射成形制备SiC预成形坯和Al合金无压熔渗相结合的工艺,用单一粒度的粉末成功地制备出了致密度为98．7%的60% SiCp/Al高体积分数复合材料．SEM分析表明,所制备的复合材料增强体和基体分布均匀,组织致密,热膨胀系数在100℃到400℃范围内介于(7．10-7．75)×10^-6K^-1之间,室温热导率为170W·m^-1·K^-1,能够完全满足电子封装的技术要求．     

纤维体积分数对炭/炭复合材料性能的影响

通过对不同纤维体积分数的炭/炭复合材料进行力学性能,导热、导电性能试验,分析了纤维体积分数对炭/炭复合材料性能的影响.结果表明,初始坯体的纤维体积分数对炭/炭复合材料的力学性能影响较大;导热、导电性能则与材料内部结构有关而与纤维体积分数的关系不大.当预制坯体的纤维体积分数在25％～30％时,炭/炭复合材料的力学、导热、导电性能为最好.     

SiC含量对SiC/6061 Al基复合材料性能的影响

采用粉末冶金法制备了三种SiC体积分数分别为25％、30％、35％的SiC/6061 Al基复合材料.利用金相显微镜观察材料的显微组织,检测材料的物理性能和力学性能,运用Turner、Kerner理论模型对复合材料的热膨胀系数进行分析,研究SiC含量对复合材料组织和性能的影响.结果表明:随着SiC含量的增加,增强体出现团聚倾向,复合材料的致密度和热膨胀系数均降低;复合材料的抗拉强度随着SiC的增多先增大后降低,成非线性关系.     

纤维体积分数对炭/炭复合材料石墨化度的影响

以40％,30％及25％3种不同纤堆体积分数的针刺整体毡为坯体,经3次CVI后得到C／C复合材料;采用X射线衍射与拉曼光谱微区分析测试了3个试样在沉积态与2200,2400℃热处理的宏观与微区石墨化度,并在偏光下观察了其微观结构,分析了不同纤维体积分数的CVIC／C复合材料石墨化度不同的原因。结果表明:CVI后的热解炭为典型光滑层结构,且随着纤维体积分数的增加C／C复合材料在不同热处理温度下的石墨化度增加;热处理温度越南,石墨化度越高;纤维与光滑层热解发界面及2种不同光滑层热解发界面均发生应力石墨化,导致纤维体积分数高的试样石墨化度高。     

颗粒体积分数对高压扭转的SiCp/Al基复合材料拉伸性能影响

基于高压扭转法制备SiCp/Al基复合材料,采用金相显微镜、室温拉伸性能测试实验并结合断口扫描电镜观察,研究颗粒体积分数对SiCp/Al基复合材料的显微组织和拉伸性能的影响.结果表明:SiC颗粒体积分数越大,剪切应变量越小,SiC颗粒分布越不均匀,团聚越严重.试样抗拉强度和屈服强度随SiC颗粒体积分数的增加而增加,但塑性降低.拉伸断口韧窝尺寸大小不一.高压扭转的SiCp/Al基复合材料断裂属于韧性断裂与脆性断裂混合模式,但随着SiC体积分数越小,材料断口的韧窝和撕裂棱越多,韧性断裂特征变得更为显著.     

碳化硅体积分数对SiCp/Al-30Si复合材料组织与性能的影响

采用真空热压烧结法制备SiC颗粒体积分数分别为20%、25%和30%的SiCp/Al-30Si复合材料。利用扫描电镜对复合材料的微观组织进行表征,并检测其力学性能及物理性能,运用Turner、Kerner理论模型对材料的热膨胀系数进行计算,分析碳化硅体积分数对SiCp/Al-30Si复合材料组织及性能的影响。研究结果表明:随SiC含量的增加,复合材料的组织中会出现SiC颗粒的团聚,使材料的致密度及抗拉强度下降,在50～100℃之间的热膨胀系数降低,其平均值与Kerner模型计算值很接近。     

高温热震对具有SiC涂层的C/C复合材料压缩性能的影响

采用化学气相反应法在C/C复合材料表面制备SiC涂层,对SiC涂层C/C复合材料试样进行热震实验。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析等研究涂层的形貌和结构,采用压缩性能试验研究热震次数及热震温度对SiC涂层C/C复合材料试样压缩性能的影响。结果表明:试样的抗压强度在197.9~237.0 MPa之间,平均抗压强度为210.4 MPa。在1 100℃下进行热震实验,抗压强度随热震次数增加呈近似线性降低趋势;当热震次数一定时(15次循环热震),在900~1 500℃温度范围内,抗压强度随热震温度升高逐渐降低。热震温度为1 500℃时,热震后试样的抗压强度略有升高,主要与热震过程中氧化形成的SiO2玻璃的高温自愈合作用有关。     

高体积分数SiC／Cu复合材料的研究进展

高体积分数SiC/Cu复合材料具有热导率高、热膨胀系数低、耐磨性优异及可焊性好等优点,在电子封装及摩擦磨损领域有很大的应用潜力.本文综合评述了SiC/Cu复合材料的制备技术,详细阐述了SiC-Cu的润湿性、界面反应及活性润湿的机理,指出了SiC/Cu复合材料的发展方向和应用前景.