加Cr银基钎料钎焊单层金刚石砂轮的实验研究

概述了单层高层钎焊超硬磨料砂轮的工艺优势，这种新型超硬磨料砂轮以其卓越的磨削性能在今后逐步替代传统电镀砂轮应是一种无法抗拒的必然趋势，鉴于它极其广阔的应用前景，国内在推广应用超硬磨料砂轮时也必将大力开发此种单层钎焊砂轮。文中利用高频感应钎焊的方法，用添加有Cr的Ag-Cu合金做中间层材料，在一定的钎焊温度和时间下，实现了金刚石与钢基体间的牢固连接。经X射线能谱及X射线衍射分析发现Cr与金刚石之间形成Cr3C2，与钢基体之间形成（Fex,Cry)C这是实现合金层与金刚石及钢基体之间都有较高结合强度的主要因素，最后通过磨削实验证实了金刚石确实有较高的把持强度。     

镀钛金刚石钎焊界面微区结构分析

采用Ag-Cu-Ti合金粉末在加热温度920 ℃保温时间8 min条件下真空钎焊镀钛金刚石，运用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪综合分析界面微观结构、元素分布特征及新生物相形貌。结果表明，镀钛金刚石镀层并不是单一钛的附着层，而是薄层TiC。钎焊过程中，镀钛金刚石磨粒与Ag-Cu-Ti钎料结合界面出现显微组织分层现象，原镀层与 新生层厚度分别约为0.8 μm和5 μm。新生化合物在镀层表面呈短针状致密生长且有序连成片状，在镀层破损处有长约4 μm，宽约1.5 μm针状物，而在破损边缘处碳化物呈棒状背离镀层侧向生长。原子扩散动力学分析显示镀层晶体结构会限制游离C原子的无规则运动，使得新生TiC均匀分散形核并长大。     

钎焊气氛对金刚石磨粒与钎料界面微观结构的影响

在真空和Ar气两种不同的氛围中,采用NiCr合金钎料,进行了炉中钎焊金刚石磨粒的试验研究。运用扫描电镜（SEM）、X-射线能谱仪（EDS）和X-射线衍射结构研究了不同钎焊气氛对NiCr合金钎料成分和金刚石磨粒与钎料界面微观结构的影响。结果表明：（1）在不同的钎焊气氛下,由于氧分压的不同导致了NiCr合金钎料的成分也不相同。在Ar气保护气氛下的炉中钎焊金刚石试样表面有B2O3生成。（2）在不同钎焊气氛中,在金刚石磨粒与合金钎料界面生成物都主要为铬的碳化物。但生成物表面形貌不同,在真空炉中焊后的金刚石磨粒表面生成物成放射状生长,而在Ar气保护炉中钎焊后的金刚石磨粒表面生成物如杂草一样生长且生成物组织较真空炉中细小。     

纳米TiC粉末改性钎料钎焊CBN磨粒的结合界面和磨损特性

采用了Ag-Cu-Ti 合金和纳米 TiC 粉末组成的新型复合钎料钎焊立方氮化硼(CBN)磨粒和工具基体,运用了三维体式显微镜和扫描电镜,研究了CBN磨粒与改性钎料之间的结合体系,包括界面微结构和反应产物,并进行了钎焊磨粒耐磨性试验.试验结果表明:加入的纳米TiC粉末均匀分布在钎料层内,细化了Ag-Cu-Ti合金钎料层的显微组织,有效控制了CBN磨粒与钎料的剧烈反应;磨粒表面化合物均匀致密,确保了CBN磨粒、纳米改性钎料和基体之间的结合强度;钎焊CBN磨粒的磨损形式以磨耗磨损为主,后期出现微小破碎,无磨粒脱落.     

TC21合金表面Al-Cr涂层的制备及其高温抗氧化性

利用双辉等离子渗金属技术和多弧离子镀技术在TC21钛合金表面制备了Al Cr复合涂层,并于750,850,950 ℃下进行了抗高温氧化性能研究。结果表明：Al-Cr涂层分为纯Al层、AlCr合金层、纯Cr层及扩散层,厚度约为48 μm,涂层连续致密、无贯穿性裂纹,并且与基体结合紧密。氧化过程中,Al Cr涂层表面能形成致密的Al2O3氧化层,阻止O元素向内扩散侵蚀基体,使涂层具有优异的抗高温氧化性能;Cr的存在既促进了Al的选择性氧化,同时又使得涂层的自修复能力得到增强。Al Cr复合涂层显著提高了TC21合金的高温抗氧化性。     

基于Cr过渡层沉积CVD金刚石涂层的试验研究

研究了在硬质合金上基于Cr过渡层沉积CVD(Chemical vapor deposition)金刚石涂层的工艺，利用自制的CVD金刚石沉积设备制备出晶形完整、晶粒大小均匀、分布连续的金刚石涂层。用SEM和Raman光谱对CVD金刚石涂层进行了分析。结果表明，沉积工艺对金刚石的形态和成分有显著影响，基体温度在800℃左右时，可以得到晶形完整，非金刚石成分较少，与基体结合紧密的CVD金刚石涂层。     

3d过渡金属在L10-TiAl中占位的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法研究TiAl—X（X为3d过渡金属）超胞合金体系的几何、能量与电子结构。通过计算、比较、分析Ti7A18X与Ti8Al7X超胞的合金形成能,得出3d过渡金属在L10—TiAl合金中的占位情况：合金化元素的外层电子数,特别是外层的d电子数对其在L10-TiAl合金中的占位有非常明显的影响,d电子数较少的前过渡金属Sc、V和Cr主要优先占据Ti原子位,而d电子数较多甚至是满d壳层的Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn则主要优先占据Al原子位。与相关理论研究比较,对Cr元素在L10-TjAl合金中占据情况得出不同结论。对于合金化元素在L10-TiAl合金中占据不同亚点阵的情况,还从电子分波态密度角度,很好地解释了其产生的电子机制。     

不同温度下TC21钛合金等离子表面渗Cr层的摩擦磨损性能

为提高TC21合金的摩擦磨损性能，采用双辉等离子冶金技术在TC21合金表面制备渗Cr改性层，利用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM),能谱仪(Energy dispersive spectromenter,EDS),显微硬度仪和划痕仪等研究了渗Cr层的组织形貌特征、硬度及结合强度，并 在20,300,500 ℃条件下使用摩擦磨损试验机对基体及渗Cr层的摩擦磨损性能进行对比、探究，并分析磨损机理。结果表明：渗Cr层厚度为30μm，均匀致密，与基体结合力至少能承受64 N的垂直载荷；改性层表面硬度超过1 000 HV0.1，约为基体的3倍；TC21合金渗Cr后，不同温度下的减摩性能和耐磨性能均得到提高。在室温下TC21基体磨损机理主要是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损，而渗Cr层的磨损机理主要是磨粒磨损；500 ℃时基体粘着磨损和氧化磨损程度变得更加严重，渗Cr层磨损机理是剥层磨损和氧化磨损。      

W18Cr4V钢稀土硫氮碳共渗对性能的影响

对W18Cr4V钢进行了稀土硫氮碳共渗研究。采用光学显微镜、X射线衍射仪、电子探针等对共渗层的组织和结构进行了分析，并对渗层的硬度和耐磨性进行了测量。结果表明：W18Cr4钢经稀土硫氮碳共渗后表面形成了FeS,Fe3(CN)等化合物，稀土共渗提高其硬度和耐磨等性能。     

钛基合金抗高温氧化搪瓷涂层制备及性能表征

为解决钛及其合金抗高温氧化烧蚀问题,采用两搪两烧方法在TA1与TC4基体表面制备厚90～110 μm的搪瓷涂层.利用X射线衍射仪、光学和扫描电子显微镜表征搪瓷涂层的显微结构、界面形貌,通过EDS线扫描分析界面处主要元素分布,试验结果表明搪瓷涂层结构致密,与基体形成化学结合,抗落球冲击和热震性能优异.最后通过750℃下,100h不连续高温氧化试验表明,搪瓷涂层是一种有效的抗高温氧化涂层.     

磨料有序排布钎焊金刚石砂轮磨削硬质合金的性能研究

通过优化排布金刚石磨料研制出钎焊单层金刚石端面砂轮.以硬质合金为加工对象,研究了该砂轮的磨削性能.结果显示连续干磨时,金刚石磨粒的失效形式主要是磨耗磨损和断裂两类,没有出现传统的电镀和烧结工具磨粒大量脱落的现象.这表明钎料合金对磨粒的高强度把持和砂轮的高耐用度.此外,工件的磨削表面获得了良好的粗糙度,理论预测的粗糙度数值和试验数值基本一致.     

树脂结合剂CBN砂轮缓进深磨钛合金——CBN砂轮在缓磨中的应用

本文从磨削力、磨削温度、金属去除量、砂轮磨损形态、磨削方式以及工件表面形貌等多方面考察研究了树脂结合剂CBN砂轮在缓进磨削钛合金中的应用,并将其与普通碳化硅砂轮的磨削性能作了对比。实验结果显示,在缓进磨削中,CBN砂轮的磨削性能确实明显优于碳化硅砂轮。CBN砂轮磨削时的力、温度值均较SiC砂轮磨削时要低,砂轮磨损速度远远低于SiC砂轮,磨削表面纹理也优于SiC砂轮。CBN砂轮缓磨钛合金时能长期保持锋利的原因不是由于自锐作用,而是CBN磨料不会与钛合金发生粘附且具有良好耐磨性的缘故。CBN磨料本身所具有的极高的化学稳定性、它的超硬超耐磨特性与缓磨本身的低温特征所构成的最佳工艺组合是解决钦合金难磨问题的理想途径。     

杯形砂轮精密磨削WC-Co涂层的磨削力

使用杯形砂轮进行磨削,可以获得较高的加工效率和表面质量.但由于杯形砂轮的平面磨削方式与普通外圆砂轮平面磨削存在差异,故传统的磨削力建模不适合杯形砂轮的平面磨削.为了从本质上解释杯形砂轮磨削力的各种现象,本文对杯形砂轮的磨粒切削过程进行了分析,提出了杯形砂轮有效磨削宽度的概念,分析了杯形砂轮磨削陶瓷涂层时的磨削力,建立了杯形砂轮精密磨削陶瓷涂层磨削力的理论公式.磨削力工艺试验结果验证了理论公式的有效性和正确性.     

K417合金缓进磨削烧伤表面形貌及形成机理

本文在严格控制的实验条件下,建立了磨削弧区温度同试件表面烧伤色之间的对应关系;并以扫描电镜(SEM)、电子探针(EPA)等较为先进的测试仪器为手段详细研究了K417镍基铸造高温合金缓进磨削中表面为正常、淡黄、黄褐、紫褐以及紫黑等深浅不同的色斑时诸试件表面形貌特征和对应的砂轮表面形貌特征,揭示了K417材料缓磨中表面形貌的变化特征及其形成机理。测试结果表明,K417材料缓磨表面出现烧伤色斑时,磨粒与试件材料之间存在粘结现象;试件表面出现粘结滞留的涂覆物。随表面烧伤色层次的加深,磨粒与试件材料之间的粘结越普遍、越严重,试件表面涂覆程度亦越强烈。当出现紫黑色斑时,表面还伴有微裂纹出现。     

复合电加工修整金刚石砂轮的机理研究

金属结合剂金刚石砂轮广泛应用于硬脆材料的精密和超精密削加工，虽然金属结合剂金刚石砂轮具有优良的磨削性能，但是砂轮的修整问题却始终难以解决。本文提出了一种新的修整方法，即放电－电解修整法，对复合整机理进行了研究，并介绍了修整参数地放电电流及电解电流的影响，工艺实验的结果表明，电解电火花复合修整法能够实现金属结合剂金刚石砂轮高精度高效率的修整，具有良好的应用前景。     

基于声发射砂轮磨损监测系统的研究

磨削加工过程中砂轮出现磨损需要反复的修整,砂轮磨损状态的监测可以有效判别砂轮工作状态,减少砂轮修整次数。本文建立了一种基于声发射信号的砂轮磨损监测模型,提出了基于一种小波分解系数均方值统计分析的砂轮磨损状态特征提取方法。同时,采用BP神经网络对砂轮磨损状态进行识别,其输入为3种提取特征,输出为3种不同的砂轮磨损状态。通过磨削试验对监测系统进行评价。结果表明,所提出小波分解系数均方值统计分析的特征提取方法和砂轮磨损监测系统均具有良好的效果。     

砂轮形貌的激光功率谱特性及其检测

阐述了砂轮形貌的理论功率谱图象、实际功率谱图象及其功率谱特性，获得了砂轮形貌的特征参数与激光功率图象的对应关系。根据上述的理论分析，设计了激光功率谱法检测砂轮形貌的采样原理及检测装置。采用时，将砂轮一圈划分为２５６个等分点，每一点均进行功率谱型的采样；为检测方便，在对称的功率谱图象一侧采集８个点的光强，共获得由８个数据组成的２５６个离散功率谱型。通过对离散功率谱型的计算自理最后由检测装置打印出砂轮