硬质合金粉末表面涂层金刚石的新型刀具材料研制

发布时间：2021-10-26 13:17

　　金刚石涂层刀具具有高的硬度、耐磨性、弹性模量、导热率和化学稳定性,低的摩擦系数和热膨胀系数等优点,能用于非金属硬脆材料如石墨、复合材料、高硅铝合金等和有色金属的精密加工。目前制备金刚石涂层都局限在块状基体表面,制备的涂层和基体材料间的界面结合强度较低,涂层易剥落,涂层剥落后金刚石涂层刀具便发生失效,无法继续使用。当涂层剥落后,因为金刚石涂层刀具回收时进行重磨或重涂层的质量难以保证,限制了其应用。本研究成功制备了硬质合金粉末表面涂层金刚石的刀具,提出了在硬质合金粉末表面涂层金刚石的电泳沉积制备新方法;优化了硬质合金粉末表面涂层金刚石的烧结参数和材料组分配比;研制了力学性能和切削性能较好的硬质合金粉末表面涂层金刚石的刀具材料。本文采用电泳沉积法在硬质合金粉末表面制备金刚石涂层,选择硬质合金WC粉末为基体、金刚石微粉为涂层材料、MgCl2·6H2O为离子添加剂、无水乙醇作为电泳液介质,确定了基体粉末和金刚石粉末的配比,分析了硬质合金粉末表面涂层金刚石的粉末微观形貌和EDS能谱,结果表明,在硬质合金粉末表面成功制备了金刚石涂层。研究了电泳液中硬质合金粉末含量和离子添加剂含量对涂层沉积效果的影响... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 金刚石涂层刀具的研究现状
        1.1.1 金刚石涂层刀具发展概况
        1.1.2 金刚石涂层刀具制备技术的研究现状
    1.2 粉末表面涂层技术的研究现状
        1.2.1 溶胶-凝胶法制备涂层的研究现状
        1.2.2 电泳沉积法制备涂层的研究现状
    1.3 金刚石和硬质合金烧结工艺的研究现状
        1.3.1 硬质合金和金刚石烧结方法的研究现状
        1.3.2 硬质合金和金刚石粘结剂的研究现状
        1.3.3 硬质合金和金刚石烧结温度的研究现状
    1.4 金刚石涂层刀具研究中存在的问题
    1.5 研究目的意义和主要研究内容
        1.5.1 研究目的和意义
        1.5.2 主要研究内容
第2章 硬质合金粉末表面涂层金刚石的电泳沉积法研究
    2.1 电泳沉积法的设计
        2.1.1 粉末粒径的选择
        2.1.2 电泳液的组分
        2.1.3 电泳沉积法和实验装置
    2.2 基体粉末和涂层粉末的配比计算
    2.3 电泳沉积工艺研究
    2.4 涂层粉末的微观组织
        2.4.1 涂层粉末表面形貌
        2.4.2 涂层粉末EDS能谱分析
    2.5 电泳液组分含量对涂层沉积效果的影响
        2.5.1 电泳液中硬质合金粉末含量对涂层沉积效果的影响
        2.5.2 电泳液中离子添加剂含量对涂层沉积效果的影响
    2.6 本章小结
第3章 硬质合金粉末表面涂层金刚石的刀具材料制备和烧结参数优化
    3.1 涂层粉末粘结剂的选择
    3.2 粘结剂的添加方法
    3.3 硬质合金粉末表面涂层金刚石刀具材料的制备
    3.4 硬质合金粉末表面涂层金刚石刀具材料的力学性能和微观组织
        3.4.1 相对密度
        3.4.2 抗弯强度
        3.4.3 维氏硬度
        3.4.4 微观组织
    3.5 硬质合金粉末表面涂层金刚石刀具材料的烧结参数优化
        3.5.1 烧结温度的优化
        3.5.2 保温时间的优化
    3.6 组分配比对硬质合金粉末表面涂层金刚石刀具材料力学性能和微观组织的影响
    3.7 硬质合金粉末涂层金刚石刀具材料微观组织
    3.8 本章小结
第4章 硬质合金粉末表面涂层金刚石刀具材料的切削性能研究
    4.1 硬质合金粉末表面涂层金刚石刀具材料的切削性能实验
        4.1.1 实验方案
        4.1.2 结果分析
    4.2 刀具磨损形貌和磨损机理
        4.2.1 刀具磨损形貌
        4.2.2 刀具磨损机理
    4.3 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文与获得的奖励
致谢
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
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[3]PVD涂层技术制备类金刚石薄膜及性能研究综述[J]. 吴雁,李艳峰,张而耕,赵杰.  表面技术. 2016(08)
[4]WC-Co硬质合金刀具的放电等离子热压烧结工艺与性能研究[J]. 周俊平,董慧敏,李军.  铸造技术. 2016(07)
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硕士论文
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[3]制备高含量金刚石镍基复合镀层的工艺研究[D]. 王向荣.南京航空航天大学 2016
[4]电泳—电沉积Ni-PTFE复合镀层的制备及其摩擦学行为研究[D]. 唐爱贵.南京航空航天大学 2015
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[6]电泳—电沉积法复合镀层的制备及其摩擦学性能研究[D]. 赵运伟.南京航空航天大学 2013
[7]WC-Co基体金刚石薄膜涂层刀具的制备及切削试验研究[D]. 吴雷.河南理工大学 2011
[8]钛合金切削加工中刀具与工件性能匹配的研究[D]. 石磊.山东大学 2007



本文编号：3459573