金刚石与磨料磨具工程

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刘银娟, 贺端威

2016, 36(1): 1-5. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0001

摘要(365)

PDF 1666KB(13)

摘要:
为了探究多晶立方氮化硼（PCBN）在高压熔渗法烧结过程中的晶界键合机理，分别采用高压熔渗法和混合法，在烧结压力5.0~5.5 GPa，温度1300~1600℃，加热时间10~15 min条件下，对立方氮化硼（CBN）的烧结行为进行对比研究，并对烧结后的样品进行X射线衍射（XRD）物相分析，扫描电镜（SEM）分析和硬度测试。实验结果显示：在压力为5.5 GPa，温度为1500℃条件下，利用熔渗法烧结的PCBN样品中出现了大量的CBN-CBN晶粒间键合；在同等压力温度条件下，利用熔渗法烧结样品的维氏硬度可达到CBN单晶硬度（45~50 GPa）的80%以上，明显高于利用混合法烧结的样品。通过上述PCBN高温高压烧结行为的对比研究，系统分析高压熔渗法烧结过程中的CBN晶界键合机理。高压熔渗法有利于高温高压下CBN晶粒的塑性形变和晶粒间孔隙闭合，在CBN晶粒相互挤压处形成局部高应力区，从而在Si熔媒渗入CBN层后促进CBN-CBN晶粒间的键合。

砂浆辅助固结磨料研磨蓝宝石研究

朱琳, 朱永伟, 徐胜, 李信路, 沈琦

2016, 36(1): 6-10,24. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0002

摘要(389)

PDF 1942KB(12)

摘要:
金刚石固结磨料垫研磨蓝宝石晶片时，因磨屑细小导致研磨垫自修整能力严重不足，制约了其工业应用。本实验尝试用向研磨液中添加碳化硅颗粒的办法，辅助磨屑改善研磨垫的自修整能力。分别制备了不含磨料和含金刚石磨料（粒度尺寸为20~30 μm）的研磨垫，比较其在不同研磨条件下的材料去除率和研磨后工件表面形貌，探索研磨液中碳化硅颗粒的作用机制。结果表明：研磨液中添加的碳化硅颗粒加快了研磨垫基体的磨损，有利于亚表层金刚石颗粒的出露，实现了研磨垫的自修整过程，材料去除速率明显提高，提高近14倍。

固结磨料研磨蓝宝石晶片的工艺优化

郑方志, 朱永伟, 朱楠楠, 王凯, 沈琦

2016, 36(1): 11-15. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0003

摘要(367)

PDF 1131KB(15)

摘要:
为了满足蓝宝石晶片高效低损伤的加工要求，采用亲水性固结磨料研磨垫研磨蓝宝石晶片的工艺，研究基体中碳化硅粒度尺寸、基体类型、金刚石粒度尺寸及研磨液中磨料4个因素对材料去除率和表面粗糙度的影响，并综合优化获得高加工效率和优表面质量的工艺参数。实验结果表明：基体中碳化硅粒度尺寸为10 μm、基体类型为Ⅱ、研磨垫采用F公司粒度尺寸为35~45 μm的金刚石、研磨液中磨料的粒度尺寸为5 μm的碳化硅为最优工艺组合，亲水性固结磨料研磨蓝宝石的材料去除率为431.2 nm/min，表面粗糙度值为R_a 0.140 2 μm。

小直径高效金刚石绳锯的设计与制造

吕永安, 韩继成

2016, 36(1): 16-19. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0004

摘要(393)

PDF 1279KB(26)

摘要:
为提高切割贵重石材时的切割经济性，研发并制作一种新型结构的、ϕ2.0 mm的金刚石绳锯。用该绳锯进行大理石切割试验，测定其锯切参数并对其性能进行分析。结果表明：新型绳锯切割锋利度好，不易断绳，切割速度与现有ϕ8.8 mm的金刚石绳锯相当。由于切缝更小，石材切割成材率可提高20%~30%，而且切割功耗小、废渣排放少、节能环保。

40Cr零件预应力淬硬磨削表面粗糙度值分析

李盛超, 王彦东, 王雨时, 张修铭, 修世超

2016, 36(1): 20-24. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0005

摘要(399)

PDF 1410KB(11)

摘要:
表面粗糙度值是重要的表面完整性指标之一，其数值及分布特征对机械零件使用性能影响显著。为研究预应力淬硬磨削复合加工零件表面粗糙度值特征及影响机理，以40Cr材料为载体，开展预应力淬硬磨削复合加工试验，分别测量加工后试件表面切入段、中间段、切出段的表面粗糙度值，分析表面粗糙度值及分布特征与机理。结果表明：试件表面粗糙度值沿表面分布不均匀，从切入段到切出段表面粗糙度值呈逐渐增大的趋势。预应力一定时，随着磨削深度的增加，试件表面粗糙度值逐渐增加；磨削深度不变，预应力增大时试件表面粗糙度值降低，表面完整性有所提高。

微波烧结制备MAX相–金刚石复合材料

梁宝岩, 张旺玺, 王艳芝, 徐世帅, 王俊和, 闫帅帅, 穆云超

2016, 36(1): 25-30. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0006

摘要(352)

PDF 1840KB(18)

摘要:
采用三元层状导电可加工陶瓷M_n+1AX_n（简称MAX相）材料粉体和金刚石粉体为原料，通过微波烧结制备以MAX相为结合剂的金刚石复合材料，研究MAX相的种类与金刚石含量对该复合材料的物相组成与显微形貌的影响。通过高温微波烧结MAX相-金刚石复合材料，金刚石表面会形成不同的涂层组织。MAX相的种类与金刚石含量对复合材料中基体组成和金刚石的表面涂层状态有显著影响。实验结果表明：在Ti₂SnC-金刚石复合材料中，烧结后Ti₂SnC会发生严重的分解，分解生成Sn与TiC，在含量较低时，表面仍然光滑，金刚石表面黏附少量富锡圆形组织；当金刚石含量较高时，金刚石表面形成许多细小TiC颗粒。在Ti₃AlC₂-金刚石复合材料中，Ti₃AlC₂分解后生成Al与TiC，金刚石的表面受到明显的侵蚀，同时在表面形成Al₄C₃和Al₂O₃二元组织。对于Ti₃SiC₂-金刚石反应体系，基体主相均为Ti₃SiC₂。当金刚石质量分数为10%时，同时还含有少量Si、TiSi₂和SiC；当金刚石质量分数为20%时，基体中还含有少量TiC，金刚石表面形成了SiC和TiSi₂二元涂层组织。

灯丝间距对CVD金刚石厚膜生长的影响

赵志岩, 周明于, 郝超

2016, 36(1): 31-33. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0007

摘要(313)

PDF 1482KB(11)

摘要:
采用热丝化学气相沉积方法制备CVD金刚石厚膜，通过改变灯丝间距和增加围挡，获得生长速度7.5 μm/h，热导率1028 W/（m·K），结构致密，无孔洞，甚至透红光的CVD金刚石厚膜。

石墨砂轮精密磨削铁氧体的实验研究

张贝

2016, 36(1): 34-37,49. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0008

摘要(368)

PDF 1950KB(13)

摘要:
本试验使用石墨白刚玉砂轮精密磨削铁氧体，可实现简化工艺的目的。实验结果表明：在磨削速度24 m/s、工件速度1~10 m/min、切深2.5~7.5 μm的普通磨削工艺条件下，铁氧体零件的表面粗糙度值均达到R_a 0.18 μm以下。最小的表面粗糙度值可以达到R_a 0.09 μm，磨削表面呈镜面。因此，该磨削工艺可以完全满足铁氧体零件的表面加工质量要求。

ϕ58mm聚晶金刚石复合片的合成及表征

李思成, 屈继来, 方海江

2016, 36(1): 38-42. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0009

摘要(363)

PDF 1641KB(25)

摘要:
利用国产六面顶压机，合成出了ϕ58 mm的聚晶金刚石复合片。超声波微成像分析表明，样品无分层、裂纹、金刚石层厚度不均等缺陷。导电性及切削测试显示，实验合成的粒度尺寸为25 μm的58GD-025刀片及混合粒度的58GM-253的切割速度与耐磨性均表现优异。

超硬磨料磨具修整技术研究

崔仲鸣, 赫青山, 冯创举, 王星

2016, 36(1): 43-49. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0010

摘要(428)

PDF 1829KB(22)

摘要:
超硬磨料砂轮以其优越的磨削性能极大地推进了磨削技术的发展，在加工难加工材料、高效磨削和精密磨削等方面取得了显著成果。但由于超硬磨料磨削技术尚处于发展初期，还存在许多未解决的难题，其中超硬砂轮修整困难就是问题之一，该问题严重制约了超硬磨料砂轮的推广应用。本文针对超硬磨料砂轮的修整问题，归纳论述了各种超硬磨料砂轮修整的原理、特点，并对超硬磨料砂轮修整的发展方向做了展望。

国产无压机分球式超高压装置用硬质合金顶锤的研究

彭文, 彭伟, 孔德方

2016, 36(1): 50-56. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0011

摘要(391)

PDF 2925KB(14)

摘要:
介绍无压机分球式超高压装置（BARS——俄文的首字母БАРС=Беспрессовая Аппаратура высокого давления "Разрезная Сфера"）合成宝石级金刚石的基本原理，分析BARS装置用硬质合金顶锤的功能特性，论述国产BARS装置用硬质合金顶锤成功工业化应用的研究过程。研究表明：选用WC-Co细颗粒复合粉，并采用搅拌球磨、冷等静压压制和低压烧结等综合技术，能提高细晶粒材料的组织结构均匀性、抗压强度及弹性模量，满足顶锤高强度、高刚性的使用需求。同时，采用在磨削中互为基准的工艺方案，控制产品上下同轴线是自定位顶锤合理的加工方案；选用粒度号M22/36的砂轮做精磨砂轮，合理的进刀量是保证加工精度的关键。

金刚石因素对砂轮切割性能的影响研究

赵炯, 陈恩厚, 陈锋, 邵强, 邵俊永

2016, 36(1): 57-60,65. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0012

摘要(384)

PDF 1636KB(31)

摘要:
以滤光片切割为例，基于自制金属结合剂砂轮，研究金刚石的粒度尺寸、浓度、强度等因素对砂轮切割性能（速度，崩口和寿命）的影响。结果表明：切割速度随金刚石粒度尺寸增大，呈先增大后减小的趋势，且当金刚石粒度尺寸为7~14 μm时，切割速度达到最大值10 mm/s；用高强度金刚石制备的砂轮具有更高的切割速度。另一方面，提高金刚石粒度尺寸和浓度以及采用高强度金刚石可以在一定程度上提高砂轮寿命。合理的金刚石浓度范围为35%~50%，超过该浓度，切割滤光片时的崩口明显增大。

金属Co对低温铁基金属/陶瓷结合剂性能和结构的影响

马加加, 侯永改, 李广锋, 田久根, 周青海, 高元

2016, 36(1): 61-65. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0013

摘要(332)

PDF 1244KB(18)

摘要:
为探讨金属Co对低温铁基金属陶瓷结合剂性能和结构的影响，在烧成温度为700℃和真空热压烧结条件下，制备铁基金属陶瓷结合剂。使用三点弯曲强度测试仪、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等一系列仪器，测试其抗弯强度和抗冲击强度等性能以及微观形貌和结构。结果表明：Co质量分数为17%时，其与陶瓷相形成Co-CoO-陶瓷连接相，低温金属陶瓷结合剂的抗弯强度和抗冲击强度达到最大值，分别为130.55 MPa和4.33 kJ/m²；含Co铁基预合金粉的加入促使低温铁基金属陶瓷结合剂晶相细化，产生细晶强化作用，提高其强度。

热等静压技术对金刚石工具制品性能的影响

翟向乐, 蒙云开, 崔鸿, 尹育航, 陶洪亮

2016, 36(1): 66-69. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0014

摘要(461)

PDF 1377KB(21)

摘要:
采用热等静压和传统热压两种烧结方式对Co粉进行烧结，研究两种烧结工艺所得制品在密度、硬度、抗冲击强度、抗弯强度等力学性能以及锯切性能上的差异。结果表明：相比传统热压烧结而言，采用热等静压烧结制备的金属胎体，在相对密度、抗冲击强度、抗弯强度、锯切性能方面都有明显提升；采用热等静压工艺烧结的制品，其硬度较传统热压烧结的制品的略低。利用热等静压烧结制备的金刚石绳锯产品，在锯切试验中表现出良好的性能。

镀镍金刚石在硬质合金精密磨削中的性能

丁玉龙, 朱建辉, 熊华军, 冯克明, 丁春生, 李少杰

2016, 36(1): 70-73. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0015

摘要(388)

PDF 1358KB(24)

摘要:
为研究镀镍金刚石砂轮在硬质合金精密磨削时的磨削性能，用裸料金刚石砂轮同其进行对比磨削实验，分析二者在磨削功率、磨削比、磨削表面粗糙度以及砂轮表面形貌等方面的差异。研究结果表明：在磨削参数相同的情况下，镀镍金刚石砂轮在磨削时消耗的功率比裸料金刚石砂轮大，但是相对稳定；镀镍金刚石砂轮的体积磨削比要高于裸料金刚石砂轮的体积；在粗糙度方面，镀镍金刚石砂轮优于裸料金刚石砂轮，但是其黏屑较多，砂轮有堵塞现象。

GH4169镍基高温合金砂带磨削表面完整性分析

孙超, 张国军, 尹佳超

2016, 36(1): 74-78. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0016

摘要(347)

PDF 2871KB(17)

摘要:
采用恒压力堆积磨料砂带磨削方法对GH4169镍基高温合金进行磨削，能够实现磨削过程的压力控制，减少磨削过程中切削力的变化对磨削特性的影响。通过正交实验法对镍基高温合金材料试件进行磨削实验，根据极差分析结果得到了材料表面粗糙度的最优磨削工艺参数。实验结果表明：当磨削压力为60 N、振动频率为1 Hz、砂带线速度为34 m/s时，表面粗糙度R_a为0.072 μm，达到最优值。同时，这也验证了该方法在磨削GH4169高温合金时的可行性，为生产中磨削参数的选择提供了实验依据。

粉末冶金法制备金刚石/铜复合材料热导率研究

赵勇智, 李颖

2016, 36(1): 79-82,90. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0017

摘要(464)

PDF 1537KB(30)

摘要:
为研制更高热导率的产品，采用粉末冶金法将金刚石与高纯度铜粉热压在一起，制备新型金刚石/铜复合材料。通过正交分析法，研究了金刚石/铜复合材料热导率的影响因素。结果表明：用粉末冶金法制备的金刚石/铜复合材料，其热导率最高为245.89 W/（m·K）。对金刚石/铜复合材料热导率影响最大的因素是金刚石与铜粉的体积比，并且随着体积比的增大，金刚石/铜复合材料热导率逐渐下降。金刚石/铜复合材料的致密度以及界面结合程度是影响金刚石/铜复合材料热导率大小的重要因素，致密度高、界面结合好的复合材料热导率高，反之则低。

硒化锌晶片抛光的研究

董云娜, 曹淑云

2016, 36(1): 83-86. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0018

摘要(324)

PDF 1775KB(18)

摘要:
采用化学机械抛光（CMP）的方法，使用自主研发的氧化铝抛光液作为研磨介质，通过对硒化锌（ZnSe）晶片进行抛光实验，得出了氧化铝磨粒的粒度尺寸、抛光液的pH值、氧化剂种类及质量分数对ZnSe晶片表面状态和去除率的影响。实验结果表明：氧化铝抛光液适宜ZnSe晶片的抛光，采用质量分数15%的氧化铝抛光液（氧化铝粒度尺寸200 nm），加入质量分数3%的次氯酸钠浸泡24 h，抛光液的pH值为8，试验结果较佳，此时去除率可达2 μm/min，晶片表面平整无划痕，表面质量较理想。

超薄金刚石刀具的粉料均匀布料系统设计

袁杰, 郭术义

2016, 36(1): 87-90. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.1.0019

摘要(337)

PDF 972KB(29)

摘要:
压制法制造的超薄金刚石刀具，金刚石、胎体、填料等粉末在成型模具中的分布均匀程度对其最终使用性能影响极大。目前，国内企业普遍采用手工混料，很难实现布料过程中的混料均匀，从而导致生产出来的刀具性能较差、批次稳定性差。本试验通过研究颗粒在刀具模具中的分布特性，设计了一种可实现自动布料、摊料的实验装置，大大提高了金刚石刀具物料分布的均匀性和一致性，从而提高了刀具的综合性能，有利于增强金刚石刀具的市场竞争力，降低采购企业的使用成本。