超精密加工的动向和思考

叙述了在超精密加工技术向毫微米精度发展之际,必须探索突破的新途径,要充分发挥信息的作用,综合利用各种有关技术的进步,强调创新。     

天然金刚石刀具单激励超声椭圆振动车削

设计并制造了一种单激励夹心式纵弯复合椭圆振动车削系统.在分析超声椭圆振动切削抑制刀具崩刃机理的基础上,利用该系统进行了天然金刚石刀具振动车削铝件的试验,证实了椭圆振动切削可以有效防止刀具崩刃.     

真空感应钎焊单层金刚石砂轮的实验研究

在真空条件下用Ni-Cr合金做钎料进行了钎焊单层金刚石砂轮的实验研究，实现了金刚石与钢基体间的牢固化学冶金结合。通过扫描电镜X射线能谱，结合X射线衍射结构分析，发现Ni-Cr合金中的Cr原子与金刚石表面的碳原子反应生成稳定连续的Cr3C2膜，在钢基体结合界面上生成（FexCry）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。通过磨削实验验证了金刚石确实有较高的把持强度。     

(100)/(111)面金刚石膜抗氧等离子刻蚀能力

使用微波等离子体技术(microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)对膜厚100μm的(100)和(111)晶面金刚石膜进行刻蚀处理,研究其抗氧等离子体的行为。结果表明:(100)晶面刻蚀首先发生在晶棱晶界处,而(111)晶面金刚石的刻蚀首先发生在晶面处;30 min刻蚀后,(100)面金刚石有明显晶面显现,(111)面金刚石膜晶面不明显;60 min刻蚀后,(100)和(111)晶面金刚石膜的择优取向消失;(100)晶面金刚石特征峰的半高宽值(full width at the half maximum,FWHM)由刻蚀前的8.51 cm^–1上升至刻蚀后的12.48 cm^–1,(111)晶面金刚石FWHM值由8.74 cm^–1上升至148.49 cm^–1;(100)晶面金刚石膜刻蚀速率在40 min时为0.35μm/min,60 min时上升至1.34μm/min;刻蚀前期,(100)晶面金刚石膜具有更好的抗氧等离子体刻蚀能力,刻蚀后期其抗刻蚀能力与(111)晶面金刚石膜相似。     

PCD刀具高速铣削TA15钛合金切削力的研究

通过利用回归正交设计和单因素试验设计方案,进行了PCD刀具高速铣削钛合金TA15的切削力试验.对高速加工过程中的动态铣削力进行了频谱分析,分析了高频振动对切刺力波形的影响.然后利用单因素试验分析了工件坐标系中三向分力以及刀具坐标系中切向分力随切削用量的变化规律.通过回归正交设计,建立了PCD刀具高速铣削钦合金时切削用量与动态切削力之间的数学模型,并进行了方差分析,验证了模型的可靠度.分析结果为PCD刀具高速铣削钛合全的工艺参数优化及建立高速铣削数据库奠定了基础.     

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。     

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。     

Bioelectrochemical degradation of urea at platinized boron doped diamond electrodes for bioregenerative systems

The recovery of potable water from space mission wastewater is critical for the life support and environmental health of crew members in long-term missions. NASA estimates reveal that at manned space missions 1.91 kg/person day of urine is produced, with urea and various salts as its main components. In this research we explore the utilization of urease (EC 3.5.1.5, 15,000 U/g) along with a platinized boron doped diamond electrode (Pt-BDD) to degrade urea. Urea is directly degraded to nitrogen by the in situ utilization of the reaction products as a strategy to increase the amount of clean water in future space expeditions. The biochemical reaction of urease produces ammonia and carbon dioxide from urea. Thereafter, ammonia is electrooxidized at the interface of the Pt-BDD producing molecular nitrogen. The herein presented system has been proven to have 20% urea conversion efficiency. This research has potential applications for future long-term space missions since the reaction byproducts could be used for a biomass subsystem (in situ resource recovery), while generating electricity from the same process.     

高温合金K38G微晶涂层氧化动力学研究

研究了溅射微晶涂层对K38G在800℃和900℃空气中氧化动力学的影响。发现微晶化后K38G的氧化动力学与经典的抛物线规律存在负偏差。分析认为,微晶化后氧化物形核率大大提高,氧化膜中的扩散由晶格扩散变为晶界短路扩散为主,从而改变了氧化膜的生长动力学。根据Wagner高温氧化的基本理论,对微晶合金高温氧化动力学规律进行了探讨,导出微晶K38G合金氧化动力学遵循四次方规律,即x4=kPt。