收藏本站
《中南大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

机加工刀具用金刚石复合体的研究

林峰  
【摘要】: 本文简述了金刚石复合片(简称PDC)国内外发展概况,针对国内刀具用PDC的技术发展现状及存在的不足,在工业生产条件下利用正交试验方法进行了PDC合成工艺的优化及验证,借助扫描电镜、能谱、X衍射、激光拉曼光谱等先进检测手段,分析与研究了本研究产品的主要性能,旨在开发出高性能刀具用金刚石复合片。 本研究开展了以下工作:(1)进行了合成腔体内的压力标定、温度标定,使用有限元分析方法模拟分析了合成腔体内的温度分布;研究了叶腊石块的失重率、抗压强度、剪切强度随着焙烧温度的变化规律及叶腊石的焙烧工艺;利用正交试验方法进行了PDC合成工艺的优化及验证。(2)采用混合烧结和渗透烧结相结合的方法合成刀具用PDC,分析了其烧结的热力学、动力学特征,并指出:在金刚石微粉层中添加了合成温度下可熔融并对金刚石颗粒表面侵润的金属的方法应是加速PDC烧结和组织均匀化过程的有效方法。(3)研究了在不同合成条件下所合成的PDC的耐磨性、显微硬度、抗弯强度的变化规律及径向耐磨性的分布特征,指出了合成工艺的控制和调整原则。(4)从原材料选择和层间结合强度方面研究了PDC的耐热性能,优选出可明显提高PDC耐热性能及成品率的工艺方法。(5)使用本研究合成的PDC制作的刀具进行了切削铝合金的试验,研究了切削参量对切削力及被加工工件表面粗糙度的影响规律、性能变化特征,研究了实验刀具切削高硅铝合金的磨损形态、特征,分析、探讨了其磨损机理;同时分析研究了切屑特征和被加工工件材料的切除机理;最后研究对比了本研究合成的PDC与韩国PDC产品的切削使用效果。 本研究取得了以下创新成果:(1)利用有限元分析结果优选合成块端片材料,实现合成腔体的温度补偿,有效避免了腔体扩大后温度分布剃度过大的弊端,减少了PDC边缘和中心的温度差,使PDC的烧结更均匀。(2)首次提出以混合烧结和渗透烧结相结合的方法合成PDC,指出在金刚石微粉层中添加在PDC合成温度下可熔融并对金刚石颗粒表面侵润的金属的方法应是加速PDC烧结和组织均匀化过程的有效方法。(3)首次以超硬材料混合料(CBN+Al+Co)作为PDC的过渡层材料,既提高了PDC的耐热性和成品率,同时有效抑制了PDC脱层、碎裂现象的产生。采用镀钛金刚石微粉(平均粒度5微米)合成PDC,其耐热性能约提高了200℃左右。(4)利用测试结果回归分析了合成腔体中的温度与加热电流存在的对应关系:Y=1.1553~(1.799),并指出合成腔体的加热主要是由焦耳效应形成热量。(5)通过切削较高Si含量铝合金的方法,快速查明PDC刀具切削硅铝合金时的磨损特性及规律。(6)在工业生产条件下进行PDC的研究开发,成果不需中试可直接进入产业化阶段。项目所研制的PDC与韩国日进的PDC使用寿命相当,项目产品已达到韩国产品的质量水平。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG71

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵新,朱承元,易克平,江燕;铝合金高速铣切屑温度实验研究[J];电子机械工程;2004年01期
2 温志远;;影响铝合金高速切削已加工表面粗糙度的关键因素[J];广东轻工职业技术学院学报;2006年03期
3 王庆明;对陶瓷粘结相立方氮化硼刀具材料的物理机械性能和加工性能的研究[J];工具技术;1985年08期
4 白清顺,姚英学,Grace Zhang,Phillip Bex;聚晶金刚石(PCD)刀具发展综述[J];工具技术;2002年03期
5 李亮,何宁,何磊,王珉;高速铣削铝合金时切削力和表面质量影响因素的试验研究[J];工具技术;2002年12期
6 于启勋;超硬刀具材料的发展与应用[J];工具技术;2004年11期
7 胡家国;高速铣削铝合金表面微观形貌分形机理研究[J];工具技术;2005年03期
8 孙杰;邵子东;李剑峰;贾秀杰;;硬质合金立铣刀高速铣削铝合金切屑形成机理研究[J];工具技术;2007年11期
9 刘光照,冯楚德,薛志麟;人造金刚石的溶液生长机制[J];硅酸盐学报;1984年01期
10 吕智,戴玉芝;高压合成金刚石聚晶的耐磨性与其所含金刚石粒度的关系[J];高压物理学报;1988年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程继贵,夏永红,王华林,徐卫兵;聚苯乙烯/铜粉温压成型的研究[J];工程塑料应用;2000年06期
2 孙开颜;李军;;芳纶纤维复合材料钻孔方法研究[J];工程塑料应用;2009年03期
3 李小东;;气相氧化法提纯人造金刚石的新工艺设计与评价[J];安徽化工;2006年05期
4 楚淑玲;何瑛华;;浅析机械加工表面质量的影响因素[J];鞍山师范学院学报;2011年02期
5 彭茂公,亢若谷,王云坤,张家敏,刘珂呈;高强高导弥散强化铜材料可锻性研究[J];兵器材料科学与工程;2003年01期
6 师瑞霞,李嘉,陶文宏,尹衍升;Al_2O_3基陶瓷材料的强韧化研究进展[J];兵器材料科学与工程;2005年05期
7 李金平;韩杰才;李庆芬;孟松鹤;张幸红;;ZrB_2-SiC_w超高温陶瓷材料的研究[J];兵器材料科学与工程;2006年01期
8 林芸;张文兴;柴东朗;齐志望;史洪刚;;储存能对纯金属粉末烧结过程的影响[J];兵器材料科学与工程;2006年04期
9 李瑜煜;张仁元;;N型热电材料ZnO热压烧结工艺研究[J];兵器材料科学与工程;2008年05期
10 马运柱;黄倩芳;刘文胜;;金属基复合材料中纤维增强体涂层的研究现状[J];兵器材料科学与工程;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 诸涛;程继贵;李扬;黎彦希;;温压成形制备Fe-Si软磁材料的研究[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年
2 潘华;程继贵;俞雨;;粉末冶金法制备AIN/Al复合材料及其性能研究[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年
3 陈红雨;段嵩岭;;两档位电动汽车直连电机联体后桥设计[A];经济策论(下)[C];2011年
4 陈红雨;段嵩岭;;两档位电动汽车直连电机联体后桥设计[A];第八届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集(下)[C];2011年
5 杨世莹;张邦琪;杨家旺;华宏全;;电解铜粉制备工艺实验研究及其应用前景[A];2009(重庆)中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C];2009年
6 邹洪伟;叶金文;刘颖;夏珊;李平平;;原料中的碳、氧含量对无粘结相硬质合金性能的影响[A];2009(重庆)中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C];2009年
7 王美;李木森;公志光;李和胜;田彬;刘磊;;高温退火对IIb型金刚石单晶热稳定性的影响[A];2007年全国失效分析学术会议论文集[C];2007年
8 刘雪梅;宋晓艳;张久兴;;放电等离子烧结中颗粒颈部长大“自调节”机制的研究[A];第七届全国材料科学与图像科技学术会议论文集[C];2009年
9 戴建雄;熊德明;;(U,Gd) O_2芯块磨削渣回收利用技术研究[A];中国核学会核材料分会2007年度学术交流会论文集[C];2007年
10 赵宁;;干法工艺及对产品物理性能的影响[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第4册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王德广;金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
2 张翔;粉末冶金法制备高硅硅钢片的轧制和热处理工艺研究[D];武汉理工大学;2010年
3 宋新玉;镍基合金Inconel 718高速切削刀具磨损机理研究[D];山东大学;2010年
4 贾洪声;优质低应力金刚石复合片的高温高压合成[D];吉林大学;2011年
5 卢广林;立方氮化硼仿生耐磨复合材料的制备及其研究[D];吉林大学;2011年
6 赵文东;铁基粉末触媒合成金刚石作用机理的研究[D];北京有色金属研究总院;2010年
7 王怀志;铝青铜减摩粉体涂层及摩擦磨损性能[D];兰州理工大学;2010年
8 杨士岭;高炉出铁口炮泥加工机理及开铁口装备研究[D];山东大学;2011年
9 刘磊;高温高压下金刚石生长的声发射实时动态检测与长大机制研究[D];山东大学;2011年
10 刘建元;烧结过程中微观结构演变行为的Monte Carlo模拟[D];中南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张选龙;碳纤维复合材料/钛合金叠层装配制孔技术研究[D];大连理工大学;2010年
2 宋庭科;PCBN刀具车削镍基高温合金切削性能研究[D];大连理工大学;2010年
3 郭强;薄壁件铣削变形预测与补偿策略研究[D];大连理工大学;2010年
4 孙博;储箱壁板网格加工专用铣床的研制[D];大连理工大学;2010年
5 柳洋;高压制备的CoSb_3基热电材料电学性质的研究[D];湘潭大学;2010年
6 吕孝敏;基于宏程序的二次曲线数控加工[D];合肥工业大学;2010年
7 陈婧;金刚石钻头的设计制造及性能研究[D];沈阳理工大学;2010年
8 谭锦颢;无钨钴Ti(C,N)基金属陶瓷的初步研究[D];湖南工业大学;2010年
9 赵林翔;基于FLUENT的导液管结构对γ-TiAl基合金喷射成形过程的影响[D];哈尔滨理工大学;2010年
10 李光远;添加微量纳米铜粉对铁基粉末烧结件组织性能的影响[D];长春工业大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张利,刘雪峰;汽车用高强铝合金材料研究[J];重庆工学院学报;2000年01期
2 邓福铭,李文铸,齐仲甫,李亚军;CVD金刚石厚膜刀具材料研究进展[J];材料科学与工程;2001年02期
3 郭彦玲,李瑞芬,王广杰,王辉,刘劲风;用电火花磨削法加工聚晶金刚石刀具[J];东北林业大学学报;1995年03期
4 赵芝眉;谢锡俊;周苏潍;;应用测力—落刀装置对积屑瘤、鳞刺的研究[J];南京工学院学报;1986年06期
5 向震泽,吴棣华;西欧的超硬材料及制品技术[J];地质与勘探;1998年01期
6 杨利民,刘民,谢晓日;超硬刀具的应用[J];工具技术;1997年03期
7 寇自力;超硬刀具的发展与应用[J];工具技术;2000年08期
8 周慧玲,孙武,朱乐平;高速加工刀具工艺参数的优化[J];工具技术;2001年06期
9 张绍军,田步勋;PCD刀具切削SAE327硅铝合金工艺研究[J];工具技术;2004年01期
10 谢志鲁;高性能超硬切削材料刀具的应用[J];工具技术;2004年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 司效东;金刚石复合片烧结体磨耗比的提高[J];大庆石油学院学报;2004年01期
2 田志坤;地热钻井用钻头[J];探矿工程(岩土钻掘工程);1989年06期
3 杨威,赵大钢,汪玉树;金刚石复合片主要缺陷及产生的原因讨论[J];金刚石与磨料磨具工程;2001年03期
4 贾志宏,王贵成;梯度复合片的组织与耐热性[J];农业机械学报;2005年06期
5 丁景祥;锚杆钻头金刚石复合片的切割[J];西部探矿工程;2002年03期
6 缪青维,蔡镜仑;石油钻头用金刚石烧结体的耐磨性测定[J];金刚石与磨料磨具工程;1991年01期
7 张崇高,盛立银;以切代磨加工花岗岩的表面分析[J];合肥工业大学学报(自然科学版);1994年04期
8 姚英学,白清顺,Phillip Bex,Grace Zhang;PCD刀具加工强化复合地板中磨损行为的断裂力学研究[J];金刚石与磨料磨具工程;2004年01期
9 赵大钢;PDC的超声检测[J];金刚石与磨料磨具工程;2004年04期
10 林峰;姜伟;冯吉富;吕海波;;金刚石复合片显微硬度分析[J];金刚石与磨料磨具工程;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐美玲;齐会民;张衍;黄发荣;杜磊;;三苯乙炔基硅烷及其聚合物的合成与耐热性能[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
2 杜方磊;考书娟;高志玖;曲善娟;刘剑飞;张廷荣;;中国荷斯坦牛HSP70基因3'-非翻译区多态性与耐热性的关联分析[A];第十二次全国畜禽遗传标记研讨会论文集[C];2010年
3 王艾戎;孟晓玲;赵建喜;;一种性能优异的环氧型有机封装基板[A];第四届全国覆铜板技术·市场研讨会报告·论文集[C];2003年
4 任文亮;李全安;石雅静;张兴渊;;稀土Nd在耐热镁合金中的应用[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
5 郝济远;高生强;王晓春;胡爱军;杨士勇;;PMR-Ⅱ热固性聚酰亚胺材料提高性能的研究[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
6 李建弘;李全安;谢建昌;王小强;张兴渊;;稀土耐热镁合金的开发与应用[A];2007高技术新材料产业发展研讨会暨《材料导报》编委会年会论文集[C];2007年
7 白会超;王继辉;冀运东;;醛基苯并恶嗪的合成与表征[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
8 陈清松;李晓燕;柯金炼;刘月蓉;;新型耐热型环氧树脂的合成与表征[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
9 马军鹏;李齐方;;氰酸酯-环氧树脂共固化物性能的研究[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
10 李曹;高念;高惠芳;顾宜;;过渡金属化合物提高苯并恶嗪耐热性能的研究[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 余知都;灯具耐热性能问题最突出[N];中国消费者报;2003年
2 正亚;国外通用塑料包材适用面更广[N];中国包装报;2007年
3 记者 李晋;三成防水材料不防水[N];甘肃经济日报;2006年
4 潘艾华 黄修明;永不磨损的金刚钻[N];中国包装报;2000年
5 祝科;药品包装承印材料的印刷油墨如何选[N];中国包装报;2006年
6 胡雪华;九江石化专用料产销两旺[N];中国纺织报;2006年
7 苏焕琳;九江石化专用料比例近八成[N];中国石化报;2006年
8 苏焕琳;九江石化:专用料研发成果丰[N];现代物流报;2006年
9 杨震 胡芳;热灌装食品包装PET瓶生产技术与应用[N];中国包装报;2008年
10 王文;国外通用塑料最新研发产品展示[N];中国包装报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 林峰;机加工刀具用金刚石复合体的研究[D];中南大学;2009年
2 贾洪声;优质低应力金刚石复合片的高温高压合成[D];吉林大学;2011年
3 林璟;耐热性聚氨酯复合树脂的制备及其在IMD油墨中的应用[D];华南理工大学;2012年
4 雒晓卫;10MW高温气冷堆中石墨粉尘行为研究[D];清华大学;2005年
5 修坤;TiC_p/AZ91镁基复合材料组织及耐磨性的研究[D];吉林大学;2006年
6 王怡;新型多孔无机生物载体开发及应用基础研究[D];西安建筑科技大学;2005年
7 张福全;大尺寸7075/SiCp复合材料的喷射共沉积制备技术及后续加工问题研究[D];湖南大学;2005年
8 侯峰岩;脉冲电沉积Ni-ZrO_2纳米复合镀层的制备、表征及机理研究[D];天津大学;2005年
9 刘志勇;基于杂萘联苯结构树脂耐热水分散涂料的研究[D];大连理工大学;2007年
10 王明晶;含二氮杂萘酮联苯结构新型聚芳醚腈的研究[D];大连理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 鲁伟员;两面顶高性能金刚石复合片的研究[D];四川大学;2006年
2 程维杰;荷斯坦牛HSP70-1基因多态性与耐热性及乳腺炎抗性的关联分析[D];石河子大学;2009年
3 江思达;基于覆铜板胶粘剂的耐热性研究[D];华南理工大学;2010年
4 卢刚;循环流化床锅炉水冷壁磨损特性研究[D];华北电力大学(河北);2005年
5 刘捷;皮革高分子材料的通透性能和耐热性能研究[D];郑州大学;2003年
6 赵京;金刚石复合片温度场可视化测量研究[D];武汉理工大学;2007年
7 卢继光;滚子链应用纳米技术的初步研究[D];吉林大学;2005年
8 左平英;PDC钻头钎焊工艺的研究[D];西安科技大学;2005年
9 卜照军;灵泉发电厂#4炉引风机磨损问题的研究[D];华北电力大学(北京);2006年
10 石晓林;金刚石厚膜在机械加工领域的应用[D];吉林大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026