晶态和非晶态Ni基钎料感应钎焊金刚石的研究

发布时间：2017-06-03 20:20

  本文关键词：晶态和非晶态Ni基钎料感应钎焊金刚石的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Ni基钎料的熔点较高,长时间处于高温环境下的金刚石磨料有产生热损伤的危险,为了提高金刚石表面浸润性,减轻其表面的热损伤和增强金刚石和Ni基钎料之间的结合力,为此,本研究首先将通过物理气相沉积(PVD)技术镀上一层Ni基合金的金刚石作为磨料感应钎焊制作金刚石磨头,然后用非晶Ni基钎料把金刚石磨粒感应钎焊在钢基体上制作成金刚石磨头,通过这两种方式提高钎焊金刚石工具的磨削性能。本研究以感应钎焊金刚石磨头为例,完成了以下具有创新意义的工作:(1)通过PVD技术镀上一层Ni基合金的金刚石在其表面生成非晶Ni基薄膜,而且其表面镀层均匀分布。经过研究发现钎料对有镀层的钎焊金刚石润湿性非常好,这能增强钎料对有镀层金刚石把持强度。(2)对非晶钎料进行热分析,发现非晶Ni基钎料熔化温度大约在957.1~1040.2℃,与晶态Ni基钎料相比,非晶Ni基钎料开始熔化温度低,其熔化温度范围窄,有利于减轻金刚石的热损伤。(3)通过磨削试验研究磨头磨削ZL102铝合金磨削弧区温度和材料去除率,在磨削140分钟以后磨削温度基本稳定,钎焊镀膜金刚石磨头比钎焊无镀膜金刚石磨头低35℃左右;钎焊镀膜金刚石磨头比钎焊无镀膜金刚石磨头材料去除率多,且随着磨削进行,钎焊镀膜金刚石磨头磨削效率越来越高。(4)通过磨削试验研究磨头磨削工程陶瓷磨削弧区温度和材料去除率,非晶钎料钎焊的金刚石磨头其温度变化不是很大,而晶态钎料钎焊的金刚石磨头却具有较大的温度变化,在磨削到90分钟时,晶态钎料钎焊金刚石磨头比非晶钎料的高25%左右;在进给载荷为7.5N时,磨削90分钟后,晶态钎料钎焊金刚石磨头磨削工程陶瓷磨时材料去除率比非晶钎焊金刚石磨头的少30%左右。本研究采用多组合方式解决了金刚石磨粒的热损伤的难题,研究了钎焊金刚石工具在磨削加工中的应用,在金刚石表面镀膜和钎料方面进行大胆的尝试,为金刚石工具广泛的应用提供了理论和试验依据。
【关键词】：感应钎焊 物理气相沉积 非晶钎料 磨削弧区温度 材料去除率
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG454
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 金刚石工具磨削加工硬脆材料的研究现状10-11
• 1.2 传统金刚石工具的特点及研究现状11-12
• 1.2.1 电镀金刚石工具的特点及研究现状11
• 1.2.2 烧结金刚石工具的特点及研究现状11-12
• 1.3 钎焊金刚石工具的特点及制造方法12-14
• 1.3.1 钎焊金刚石的特点12-13
• 1.3.2 钎焊金刚石工具的制造方法13-14
• 1.4 钎料的研究现状14-18
• 1.4.1 晶态钎料研究现状14-16
• 1.4.2 非晶钎料的研究现状16-18
• 1.5 金刚石表面金属化研究现状18-19
• 1.6 钎焊金刚石工具存在的问题19-20
• 1.7 本课题的构想及可行性20-22
• 1.7.1 本课题的构想20
• 1.7.2 本课题的可行性分析20-22
• 1.8 本课题研究的目的、意义及拟开展的工作22-24
• 1.8.1 本课题研究的目的22
• 1.8.2 本课题研究的意义22
• 1.8.3 本课题研究拟开展的工作22-24
• 2 试验方法24-35
• 2.1 钎焊试验材料24-25
• 2.1.1 金刚石磨粒选择24
• 2.1.2 基体选择24
• 2.1.3 钎料选择24-25
• 2.2 感应钎焊试验装置25-28
• 2.2.1 真空镀膜机25-26
• 2.2.2 感应钎焊装置26-28
• 2.3 磨削试验装置28-32
• 2.3.1 高速磨削装置28
• 2.3.2 数控磨削装置28-30
• 2.3.3 测温装置30-32
• 2.4 试验工艺路线32
• 2.5 试样表征分析32-35
• 2.5.1 表征试样制备32-33
• 2.5.2 物相分析及形貌观察33-34
• 2.5.3 热分析及能谱分析34
• 2.5.4 硬度测试34-35
• 3 晶态Ni基钎料感应钎焊PVD处理后金刚石的研究35-47
• 3.1 晶态Ni基钎料物相分析及热分析35-37
• 3.1.1 晶态Ni基钎料物相分析35-36
• 3.1.2 晶态Ni基钎料热分析36-37
• 3.2 金刚石PVD处理后表征分析37-39
• 3.2.1 金刚石沉积膜表面形貌分析37-38
• 3.2.2 金刚石沉积膜的成分及厚度分析38-39
• 3.2.3 金刚石沉积膜的物相分析39
• 3.3 晶态Ni基钎料感应钎焊PVD处理金刚石的工艺路线39-40
• 3.4 晶态Ni基钎料感应钎焊金刚石磨头的理化分析40-45
• 3.4.1 感应钎焊后金刚石磨头表面形貌40-41
• 3.4.2 钎焊后Ni基钎料与基体界面结构41-43
• 3.4.3 感应钎焊后金刚石表面形貌43-44
• 3.4.4 钎焊后金刚石表面碳化物物相分析44-45
• 3.5 本章小结45-47
• 4 非晶态Ni基钎料感应钎焊金刚石的研究47-58
• 4.1 非晶态Ni基钎料物相分析及热分析47-51
• 4.1.1 非晶态Ni基钎料物相分析47-49
• 4.1.2 非晶态Ni基钎料热分析49-50
• 4.1.3 非晶态Ni基钎料感应钎焊金刚石的工艺路线50-51
• 4.2 非晶态Ni基钎料感应钎焊金刚石磨头的理化分析51-56
• 4.2.1 钎焊后金刚石磨头表面形貌51-52
• 4.2.2 感应钎焊后非晶Ni基钎料与基体界面结构52-53
• 4.2.3 钎料层的研究53-55
• 4.2.4 钎焊后金刚石表面形貌55-56
• 4.3 本章小结56-58
• 5 磨削试验58-79
• 5.1 金刚石磨粒磨损研究58-61
• 5.1.1 金刚石磨粒磨损机理的研究58-59
• 5.1.2 金刚石磨粒磨损形式59-61
• 5.2 材料去除机理的研究61-63
• 5.2.1 ZL102铸造铝合金材料去除机理的研究61
• 5.2.2 工程陶瓷材料去除机理的研究61-63
• 5.3 磨削温度的研究63-66
• 5.3.1 磨削中磨削弧区温度测量原理63-64
• 5.3.2 工程陶瓷磨削弧区温度测量64-65
• 5.3.3 ZL102铝合金柱面磨削弧区温度测量65-66
• 5.4 镀膜金刚石磨头磨削ZL102铝合金性能的研究66-68
• 5.4.1 镀膜金刚石磨头磨削ZL102铝合金金刚石脱落率研究66-67
• 5.4.2 镀膜金刚石磨头磨削ZL102铝合金材料去除率研究67-68
• 5.4.3 镀膜金刚石磨头磨削ZL102铝合金磨削弧区温度研究68
• 5.5 非晶钎料钎焊金刚石磨头磨削ZL102铝合金性能的研究68-70
• 5.5.1 非晶钎料钎焊金刚石磨头磨削ZL102铝合金材料去除率研究68-69
• 5.5.2 非晶钎料钎焊金刚石磨头磨削ZL102铝合金磨削弧区温度研究69-70
• 5.6 非晶钎料钎焊金刚石磨头磨削工程陶瓷性能的研究70-77
• 5.6.1 进给速度对磨头磨损和磨头温度影响的研究70-71
• 5.6.2 两种磨头磨削工程陶瓷时材料去除率变化规律71-73
• 5.6.3 进给载荷对工程陶瓷磨削中材料去除率影响73-74
• 5.6.4 两种磨头磨削工程陶瓷时磨削弧区温度变化规律74-76
• 5.6.5 进给载荷对工程陶瓷磨削中磨削弧区温度影响76-77
• 5.7 本章小结77-79
• 6 结论与展望79-81
• 6.1 主要结论79-80
• 6.2 主要展望80-81
• 参考文献81-87
• 致谢87-88
• 攻读硕士学位期间发表论文88
• 攻读硕士学位期间参与项目及获奖88-89

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