激光诱导碳等离子体在强激光冲击合成金刚石微晶中的作用

通过对Ｒａｍａｎ光谱及激光诱发碳等离子体的进一步分析研究,讨论了强激光冲击合成金刚石微晶过程中碳等离子体的作用机制。碳等离子体可视为高活性、高动能碳粒子集团,其对石墨相的作用同时包括能量传输和质量传输两个过程,因此碳等离子体在促进石墨相结构畸变、结构重组乃至相变方面起到了重要的作用;从能量阈值角度分析了碳等离子体与石墨相之间的四种磁撞类型,并据此对Ｒａｍａｎ谱线随激光功率密度的变化规律提出了较为合     

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。     

大尺寸金刚石膜生长中等离子体弧源的稳定性

保持等离子体弧源稳定性对于制备大尺寸平面金刚石膜极其重要,故从理论和实验两个方面对等离子体弧源稳定性进行了分析。研究表明,为了保持弧源的稳定,必须在生长过程中,保持稳定的电子温度和均匀的活性原子及原子基团密度。金刚石膜在某些条件下长时间生长时,会发生阳极环积碳现象,导致等离子体弧源扰动失稳,从而引起生长的金刚石膜含有石墨杂质。通过预处理阳极环、控制碳源、加大氢气量等措施可保持弧源稳定。在此条件下生长金刚石膜,经SEM,Raman分析表明,其晶粒均匀、晶界清晰,仅有金刚石特征峰出现。     

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。     

聚晶金刚石刀具铣削Ti40阻燃钛合金失效机理

选用3种不同粒度金刚石（0.5,10和30 μm）的聚晶金刚石(Polycrystalline diamond,PCD)刀具铣削加工Ti40阻燃钛合金,结合三维视频显微镜与扫描电镜观测刀具形貌,分析金刚石粒度对刀具磨损和破损行为的影响,揭示PCD刀具的失效机理。研究发现,金刚石粒度越小,PCD刀具的耐用度越高。在铣削加工的力-热冲击作用下,PCD刀具的磨损主要表现为磨粒磨损和粘结磨损,而破损初期表现为以微裂纹、前后刀面剥落和微崩刃为主,后期发生了局部碎裂。剥落和微崩刃主要发生在PCD刀具的前、后 刀面临界切深2.5~3.0 mm处,微裂纹是导致发生剥落和微崩刃的主要因素。     

基于微纳米金刚石过渡层的cBN刀具涂层制备

立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,cBN)是仅次于金刚石的超硬材料,比金刚石具有更高的化学稳定性,可以胜任铁系金属的加工。本文在YG6硬质合金上基于微纳米金刚石过渡层开展cBN涂层的制备研究。本文在热丝化学气相沉积系统中制备微纳米金刚石过渡层(Micro/nanocrystalline diamond,M/NCD),在射频磁控溅射系统中制备cBN涂层,并对M/NCD与cBN涂层进行了成分、微观形貌与结合性能的研究。研究结果发现,在硬质合金基体上,M/NCD过渡层的结合性能明显优于NCD过渡层。磁控溅射制备cBN涂层过程中,存在适合cBN沉积的衬底偏压阈值,过高或过低的衬底偏压均不利于cBN含量的提高。     

基于遗传算法的冲击响应谱时域合成方法

冲击响应谱作为描述冲击环境的特征参数,广泛应用于设备冲击环境条件制订,而如何从冲击响应谱合成出时域信号,是开展冲击响应分析的基础。本文采用遗传算法开展冲击响应谱时域合成方法研究,通过构造波形基函数,并将合成信号的冲击响应谱与设计值进行比较,从而运用优化方法解决冲击响应谱时域合成问题。运用遗传算法全局优化的特点,对波形参数进行优化,得出满足冲击响应谱容差限制条件的解,并通过实例对该方法的结果进行了验证。     

栅极偏压对纳米金刚石薄膜沉积过程的影响

在HFCVD系统中施加栅极偏压和衬底偏压,采用双偏压成核和栅极偏压生长的方法成功制备了高质量的纳米金刚石薄膜.采用显微Raman高分辨率SEM和AFM等现代理化分析手段分析纳米金刚石膜的微结构,结果表明双偏压显著促进了金刚石的成核密度,平均晶粒尺寸在20 nm以内.试验观察和理论分析表明栅极偏压促进了热丝附近的等离子体浓度,提高了衬底附近的碳氢基团和氢原子浓度,提高了金刚石的成核密度、在保持晶粒的纳米尺寸的同时保持了较高的成膜质量和较低的生长缺陷.     

“新型高铁基金刚石圆锯片的研制”通过鉴定

“新型高铁基金刚石圆锯片的研制”通过鉴定我校机械工程系博士后左敦稳等研制的新型高铁基金刚石圆锯片于１９９３年１２月２８日通过了由江苏省教委组织的技术鉴定。鉴定会专家一致认为，该项成果在国内处于领先水平，达到了国际先进水平，对我国金刚石工具工业的发展作...     

铁基金刚石节块的热处理及其耐磨性能研究

首次提出了在烧结型金刚石工具的制造中引入热处理的新工艺，并系统地研究了淬火温度、淬火时间及回火温度等热处理工艺参数对热压烧结型铁基金刚石圆盘锯节块及其胎体材料机械性能的影响，同时对经热处理的铁基金刚石圆盘锯节块在石材旺苍红上进行磨损试验研究。试验结果表明，热压烧结型铁基金刚石圆盘锯节块胎体热处理的最佳工艺参数为：淬火温度为７６０～７９０℃、淬火时间为３．５ｍｉｎ、回火温度为２４５～３１５℃；经热处理后铁基金刚石圆盘锯胎体及节块的强度、硬度等机械性能有显著的提高，热处理也能明显改善铁基金刚石圆盘锯节块的耐磨性能。这说明将热处理工艺用于烧结型金刚石工具的制造中是切实可行的。     

碟轮修整单层钎焊金刚石砂轮对磨削SiC的材料去除机理的影响

碟轮修整方法可以实现对单层钎焊金刚石砂轮的精密修整,改善磨粒等高性,提高加工表面质量。为了探究此种修整方法对磨削SiC陶瓷的材料去除机理的影响,建立了砂轮修整量与单颗磨粒最大切厚之间影响关系的理论模型,并且进行了单层钎焊金刚石砂轮的碟轮修整实验,在修整过程中又进行了SiC陶瓷的磨削实验。从砂轮磨粒形貌及磨削表面形貌角度对磨削过程中的材料去除机理进行了研究。结果表明,碟轮修整单层钎焊金刚石砂轮增加了砂轮表面动态有效磨粒数,减小了单颗磨粒最大切厚,使SiC陶瓷的材料去除方式从修整前的脆性断裂转变为塑性变形,最终实现了SiC陶瓷的延性域磨削。     

Ni—Cr合金与金刚石和钢基体界面微区的分析研究

利用扫描电镜X射能谱，结合金相及试验样逐层的X射线结构分析，剖析了Ni-Cr合金与金刚石和钢基体钎焊界面的微区组织结构，揭示了Ni-Cr合金对金刚石和钢基休面的浸润和钎焊机理。即在钎焊过程中，Ni-Cr合金中的Cr元素分离出在金刚石界面形成富Cr层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr7C3，在钢基体结合界面上Ni-Cr合金和钢基体中的元素相互扩散形成冶金结合，这时实现合金层与金刚石和钢基体都有较高结合强度的主要因素。     

钎焊金刚石套料钻CFRP制孔研究

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics,CFRP)中高硬度碳纤维易加速孔加工钻头的磨损,导致加工质量变差。采用钎焊金刚石套料钻加工CFRP不仅可提高钻头的耐磨性,加工质量也得到了改善。为更好地优化提高套料钻加工性能,试验采用有序排布的金刚石磨粒制作钎焊套料钻,尝试通过改变磨粒数量来调整单颗磨粒切厚大小,对相同工艺参数下不同单颗磨粒切厚对钻削轴向力、孔壁粗糙度以及出入口质量的影响进行了研究。建立了金刚石磨粒的运动模型,并分析了套料钻制孔中已加工表面的形成过程。试验结果与分析表明:制孔质量与容屑空间和单颗磨粒切厚有关。在容屑空间充足的情况下,随着单颗磨粒切厚的减小,轴向力减小,制孔质量提高。     

连续多试样纳米金刚石膜沉积设备及工艺

首先对热丝化学气相沉积(Chem ica l vapor depos ition,CVD)系统进行改造,设计了在真空室外对室内试样进行操纵的机械手系统和储料台,实现了一次热丝碳化后完成多个不同工艺条件下试样的连续沉积。有限元仿真研究结果表明,多衬底温度场比较均匀,适合于金刚石膜的生长。最后,采用改进沉积系统,在A r-CH4-H2气氛中,在多晶钼衬底上成功制备了纳米金刚石薄膜。R am an,XRD和AFM等结果表明,制备的金刚石纯度较高,晶粒大小在30 nm左右,表面光滑。     

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。     

粉末冶金法制备金刚石/铝复合材料导热性能的研究

采用粉末冶金法制备金刚石/铝复合材料,研究金刚石颗粒体积分数、烧结温度对复合材料导热性能的影响。利用扫描电镜观察金刚石/铝复合材料组织形貌,采用阿基米德排水法和热导仪测试金刚石/铝复合材料的致密度及热导率。研究结果表明:当烧结温度为875℃,金刚石/铝复合材料组织致密,颗粒分布均匀。随烧结温度的升高,金刚石/铝复合材料热导率呈先增加后降低的趋势,当金刚石体积分数为20%,烧结温度为875℃,其热导率最高为243 W/(m·K)。     

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。     

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.     

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。     

金属板料的激光冲击变形分析及其实验研究

介绍了激光冲击变形机理和冲击波产生原因,并建立了激光冲击下的板料变形模型,且推导了板料变形量计算公式。根据爆轰波和爆炸气体动力学理论,建立了激光冲击成形中激光-能量转换体-靶材系统爆轰波压力的估算式,并根据冲击波压力估算式估算所需激光脉冲能量,从而探讨了板料变形与激光能量、冲击波压力之间的关系,并进行实验研究。实验结果表明,板料厚度对变形量的影响与变形理论模型的分析基本相同,其变形量随厚度的增加而呈指数曲线减小,其轮廓形状也由小圆锥形逐渐向小球冠状变化。