多晶金刚石磨粒的制备和加工性能

发布时间：2020-01-26 07:37

【摘要】：金刚石因其高硬度、高耐磨性等特点在加工领域应用广泛。但磨粒的磨损钝化导致其加工作用丧失或部分丧失。本文尝试设计与制备一种新型的多晶金刚石,不仅具有金刚石的固有特性,更赋予其去除率高、自锐性好等优异的加工性能。本文提出在常压条件下,通过陶瓷结合剂将金刚石粘结起来,制成多晶结构颗粒,探索制备过程中各工艺参数的影响,并将其制成固结磨料垫(FAP)用于研磨实验,探索磨粒的多晶结构对其加工性能的影响。主要工作如下:(1)探索了原料金刚石粒径、结合剂比例、烧结温度对制备得率和多晶金刚石磨粒微观形貌的影响。实验发现:原料金刚石的粒径小,制得的多晶体表面微刃更多,内部孔隙较少;结合剂比例增加,制备得率先增后减,结合剂与金刚石之间的粘结由点状变成层片状;烧结温度提高,制备得率升高,多晶金刚石的硬度增加,结构更加紧密。(2)对比单晶与多晶金刚石FAP研磨石英玻璃的加工性能。结果表明:两者加工后石英表面粗糙度相当,但多晶金刚石的去除率更高且稳定,亚表面损伤层厚度仅为原料金刚石粒径的1/2。(3)用单因素实验比较原料金刚石粒径和烧结温度对加工蓝宝石性能的影响。结果表明:增大原料金刚石粒径有利于提高材料去除率,原料粒径为10-14μm的材料去除率最高,但加工后表面粗糙度增大;烧结温度过高不利于多晶体的自锐,且加工后表面质量差,660℃烧结的多晶金刚石加工性能更好。(4)提出了FAP中多晶金刚石的高效加工机理。建立FAP中有效磨粒数、平均切深、材料去除率模型。发现多晶金刚石可以提高平均切深,减少树脂凸起对研磨压力的分担,因而具有更高更稳定的材料去除率。
【图文】：

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由其发展过程可知，磨料可以分为天然和人造两大类[10]，分类如下（图1.1）。磨料既可以在游离状态直接用于加工，也可以制成具有一定形状、大小的磨具，即游离磨粒加工和固结磨粒加工。游离磨粒加工是一个历史悠久而又不断发展的加工技术，除了传统的研磨、抛光，还有近年来出现的新加工方法，如磁性研磨、弹性发射加工、流体动力抛光、液中研磨、磁流体抛光、挤压研磨和磨粒喷射加工等。固结磨粒加工以磨削加工为主，制成的磨具在加工制造业有着广泛的应用，，特别适合加工精度要求高、表?

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多晶金刚石磨粒的制备和加工性能探索是从探索金刚石内部成分结构开始的。1797 年，S组成的，且密度比其他同素异形体大，因而得出可以通图 1.2）。最早提出石墨到金刚石转变条件方案的是，前苏条件，一是 5500 大气压的高压，二是 2000℃的高温。决了设备条件的限制，在美国纽约的通用电气公司研发ng 和 R.H.Wentorf 四名科学家成功合成了最早的人造金 1963 年也合成了人造金刚石，是继美国、瑞典、前苏联国家之一。在高温高压合成人造金刚石之后，科学家又61 年，DeCarli 和 Jamieson 将炸药爆破，石墨在约 3 1了少量的金刚石。在这样的冲击波作用下，瞬时压力极后立即形成固态的金刚石。然而压力的回跌极快，因此。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG731

【参考文献】