摩擦化学抛光金刚石用WMoCr抛光盘的研制

发布时间：2017-08-02 06:05

  本文关键词：摩擦化学抛光金刚石用WMoCr抛光盘的研制

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【摘要】：金刚石是具有优异的物理、热学、声学和光学等性质于一身的极品材料,随着金刚石应用范围的不断扩大,对金刚石的加工精度和表面质量要求也日益提高。然而,由于高硬度及化学性质稳定等特点,金刚石属极难加工材料,目前已有机械研磨、热化学抛光、化学机械抛光、激光抛光和离子束抛光等众多金刚石加工技术,但这些抛光技术基本上都存在抛光效率低、金刚石表面质量差或设备成本高等问题,相对滞后的金刚石抛光技术成为限制金刚石广泛应用的障碍。摩擦化学抛光金刚石是在大气环境中,通过一定的压力将金刚石压在高速旋转的抛光盘上,通过摩擦作用使金刚石与抛光盘的接触部分产生局部高温(600-750℃),达到金刚石石墨化温度,金刚石在石墨化、氧化及扩散作用下转化成非金刚石相,最后再通过机械作用去除。该抛光技术不需要真空或惰性气体保护,也不需要加热设备,是一种非常具有发展前景的金刚石抛光技术。此抛光技术的关键研发一种对金刚石具有催化作用且自身综合性能好的抛光盘,目前常用抛光盘大多为Fe基、Ni基、Mn基合金,此类抛光盘虽然对金刚石均具有催化作用,但在抛光过程中存在抛光盘磨损严重、去除率不理想、高温抗氧化性能差的缺点。本文针对摩擦化学抛光技术中存在的问题,利用机械合金化和真空热压烧结技术制备新型WMoCr合金抛光盘；研究不同W、Mo含量对抛光盘性能及抛光实验的影响；通过对抛光后金刚石和抛光盘的检测,分析金刚石去除机理。主要研究内容包括：(1)分析了机械合金化参数对粉末性能的影响,研究结果表明,当MA的球料比为15：1,球磨转速为250r/min,球磨介质比为1：1,球磨45h,所制备出的混合粉末晶粒尺寸较小,成分均匀,机械性能较好,可在一定程度上提高材料的抗氧化性能和耐磨性。(2)根据W、Mo合金含量不同对抛光盘性能的影响,设计了W72Mo27Cr1、 W60Mo39Cr1、W30Mo6Cr1三种抛光盘,并对抛光盘性能及抛光实验进行分析,研究结果表明W72Mo27Cr1抛光盘的综合性能较好,硬度高达855HV,金刚石去除率5.44μm/min,抛光盘磨损率0.12mm3/min。(3)观察WMoCr基合金抛光盘加工金刚石实验过程,通过分析抛光前后抛光盘与金刚石的表面变化,摩擦化学抛光金刚石的材料去除机理可以解释为在石墨化、氧化、扩散及机械作用下去除金刚石。
【关键词】：金刚石 摩擦化学抛光 抛光盘 钨基合金 抛光机理
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 课题背景8
• 1.2 金刚石概述8-12
• 1.2.1 金刚石的结构及性质8-10
• 1.2.2 金刚石的应用及制备10-12
• 1.3 金刚石及金刚石膜的抛光技术及发展趋势12-17
• 1.3.1 金刚石抛光技术概述12-15
• 1.3.2 摩擦化学抛光技术15-17
• 1.4 课题来源及本文的主要研究内容17-18
• 1.4.1 课题来源17
• 1.4.2 论文的主要研究内容17-18
• 2 WMoCr合金抛光盘的制备18-37
• 2.1 抛光盘材料的选择18-21
• 2.1.1 金刚石石墨化理论18-19
• 2.1.2 抛光盘材料的选择19-21
• 2.2 实验材料和方法21-22
• 2.2.1 实验用原始粉末21
• 2.2.2 球磨烧结设备及方法21
• 2.2.3 分析测试方法21-22
• 2.3 机械合金化制备WMoCr合金粉末22-31
• 2.3.1 机械合金化技术22-24
• 2.3.2 球料比研究24-26
• 2.3.3 球磨时间研究26-29
• 2.3.4 球磨转速研究29-30
• 2.3.5 球磨介质研究30-31
• 2.4 热压烧结制备WMoCr合金抛光盘31-35
• 2.4.1 热压烧结技术31-32
• 2.4.2 热压烧结实验过程32-33
• 2.4.3 WMoCr合金抛光盘性能分析33-35
• 2.5 本章小结35-37
• 3. WMoCr合金抛光盘成分配比研究37-47
• 3.1 抛光盘成分配比的确定37
• 3.2 实验材料与方法37-39
• 3.2.1 实验方法37-38
• 3.2.2 实验设备及过程38-39
• 3.3 不同成分配比抛光盘的性能分析39-46
• 3.3.1 抛光盘的组织结构及性质39-41
• 3.3.2 摩擦化学抛光过程中的抛光温度41
• 3.3.3 金刚石抛光后表面形貌及去除率41-43
• 3.3.4 抛光盘加工后表面形貌及磨损率43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 4. 摩擦化学抛光金刚石的材料去除机理47-56
• 4.1 金刚石的拉曼与X衍射分析47-48
• 4.2 磨损后抛光盘的分析48-49
• 4.3 抛光过程及现象分析49-52
• 4.4 材料去除机理分析52-55
• 4.4.1 金属催化反应52-53
• 4.4.2 碳向抛光盘扩散53-54
• 4.4.3 碳的氧化54
• 4.4.4 摩擦化学抛光材料去除机理模型54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 结论56-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况62-63
• 致谢63-64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王明智，，王艳辉，关长斌，臧建兵;金刚石表面的Ti、Mo、W镀层及界面反应对抗氧化性能的影响[J];复合材料学报;1996年02期

2 周国安，林国标，赖和怡，李家杰;钼对钨－镍－铁高比重合金性能和组织的影响[J];上海有色金属;1995年03期

3 余忠民,匡同春,白晓军,王成勇,郭钟宁;CVD金刚石膜的机械抛光加工研究[J];硬质合金;2000年03期

本文编号：607893