在硬質(zhì)合金刀具表面沉積高質(zhì)量金剛石涂層可顯著改善刀具的切削性能,但較差的金剛石涂層-硬質(zhì)合金襯底膜基結(jié)合性能一直制約著金剛石涂層刀具在精密加工領(lǐng)域的推廣應(yīng)用,影響硬質(zhì)合金襯底與金剛石涂層間結(jié)合力的關(guān)鍵因素是硬質(zhì)合金中鈷粘結(jié)相的催石墨化作用。兩步法可有效的去除硬質(zhì)合金表面的鈷粘結(jié)相,是硬質(zhì)合金襯底預(yù)處理最常用的方法之一,然而該方法也存在首環(huán)節(jié)效率不高、粗化效果不可控、產(chǎn)生大量化學(xué)廢液等問(wèn)題。近年來(lái)可見(jiàn)大量應(yīng)用激光直寫(xiě)技術(shù)對(duì)涂層刀具襯底進(jìn)行預(yù)處理的報(bào)導(dǎo),主要原理是利用激光熱源直接將襯底表面粗化或形成特定織構(gòu),從而增加涂層與襯底之間的機(jī)械咬合力,改善刀具切削性能。激光直接作用于靶材表面會(huì)由于熱影響區(qū)的存在使工件表面產(chǎn)生熔渣、裂紋等缺陷,應(yīng)采取適當(dāng)?shù)睦鋮s手段對(duì)熱影響區(qū)范圍進(jìn)行有效的控制。本文針對(duì)目前硬質(zhì)合金刀具預(yù)處理中存在的不足,以改善硬質(zhì)合金襯底上CVD金剛石涂層質(zhì)量、提高膜基附著強(qiáng)度、探索襯底預(yù)處理方法為研究目的,提出噴霧冷卻輔助的激光預(yù)處理方法,主要內(nèi)容如下:(1)以金剛石在硬質(zhì)合金材料表面的生長(zhǎng)機(jī)理為基礎(chǔ),總結(jié)和分析了硬質(zhì)合金襯底表面金剛石涂層沉積所面臨的主要問(wèn)題。綜述了近五年有關(guān)硬質(zhì)...

【文章頁(yè)數(shù)】：118 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 基于硬質(zhì)合金襯底的金剛石涂層制備機(jī)理
        1.2.1 金剛石異質(zhì)外延生長(zhǎng)概述
        1.2.2 硬質(zhì)合金材料的性質(zhì)
    1.3 金剛石在硬質(zhì)合金表面的生長(zhǎng)
    1.4 金剛石涂層的硬質(zhì)合金襯底預(yù)處理原理及方法
        1.4.1 影響硬質(zhì)合金襯底上金剛石薄膜沉積的主要因素
        1.4.2 硬質(zhì)合金襯底鈷不利相的消除
    1.5 硬質(zhì)合金襯底表面織構(gòu)化
        1.5.1 金剛石涂層刀具襯底織構(gòu)化的目的意義
        1.5.2 織構(gòu)化刀具切削性能提升原理
        1.5.3 刀具表面織構(gòu)的副作用
        1.5.4 刀具表面織構(gòu)成形方法及形式
    1.6 涂層刀具的激光預(yù)處理研究概述
        1.6.1 激光的刻蝕及熔融
        1.6.2 激光作用對(duì)表面鈷相的調(diào)控
        1.6.3 激光作用下硬質(zhì)合金表面衍生物的產(chǎn)生
        1.6.4 LST技術(shù)的其他共性問(wèn)題
    1.7 本文主要研究?jī)?nèi)容
    1.8 本章小結(jié)
第二章 噴霧冷卻換熱的數(shù)值模擬
    2.1 引言
    2.2 噴霧冷卻換熱機(jī)理
        2.2.1 臨界區(qū)—膜態(tài)沸騰區(qū)
        2.2.2 兩相區(qū)—核態(tài)沸騰區(qū)
        2.2.3 單相區(qū)—無(wú)沸騰區(qū)
    2.3 噴霧冷卻數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 連續(xù)相模型
        2.3.2 湍流模型
        2.3.3 離散相模型
        2.3.4 壁膜模型
        2.3.5 其他初始條件設(shè)置
    2.4 噴嘴參數(shù)對(duì)冷卻換熱的影響
        2.4.1 霧化壓力對(duì)噴霧冷卻特性的影響
        2.4.2 噴嘴孔徑對(duì)噴霧冷卻特性的影響
        2.4.3 噴嘴高度對(duì)噴霧冷卻特性的影響
        2.4.4 噴嘴傾斜角度對(duì)噴霧冷卻特性的影響
    2.5 本章小結(jié)
第三章 實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備及方法
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)流程
        3.2.1 總體介紹
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)可行性分析
    3.3 激光預(yù)處理實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備
        3.3.1 刀具材料
        3.3.2 激光加工實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        3.3.3 噴霧冷卻系統(tǒng)介紹
        3.3.4 酸洗刻蝕溶液配方
    3.4 金剛石涂層沉積實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工藝
    3.5 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與表征
        3.5.1 單因素實(shí)驗(yàn)
        3.5.2 響應(yīng)面分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 噴霧條件下激光預(yù)處理實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 引言
    4.2 單因素對(duì)硬質(zhì)合金襯底預(yù)處理的影響
        4.2.1 激光輸出功率對(duì)硬質(zhì)合計(jì)襯底表面預(yù)處理的影響
        4.2.2 激光掃描速度對(duì)硬質(zhì)合計(jì)襯底表面預(yù)處理的影響
        4.2.3 激光掃描間距對(duì)硬質(zhì)合計(jì)襯底表面預(yù)處理的影響
        4.2.4 噴霧冷卻對(duì)激光預(yù)處理結(jié)果的影響
    4.3 預(yù)處理效果響應(yīng)結(jié)果的簡(jiǎn)化
        4.3.1 粗糙度及鈷相含量對(duì)預(yù)處理結(jié)果影響的初步分析
        4.3.2 激光預(yù)處理效果因子Qi的定義
    4.4 激光預(yù)處理參數(shù)對(duì)硬質(zhì)合金表面質(zhì)量的響應(yīng)曲面分析
        4.4.1 響應(yīng)曲面分析中各因素水平的選擇
        4.4.2 預(yù)處理參數(shù)對(duì)襯底表面粗糙度的響應(yīng)面回歸分析
        4.4.3 預(yù)處理參數(shù)對(duì)襯底表面鈷相含量的響應(yīng)面回歸分析
    4.5 基于響應(yīng)曲面分析的激光預(yù)處理工藝參數(shù)優(yōu)化
        4.5.1 激光參數(shù)對(duì)預(yù)處理質(zhì)量影響的響應(yīng)面回歸設(shè)計(jì)
        4.5.2 模型方差分析及改進(jìn)
        4.5.3 殘差及效應(yīng)因子分析
        4.5.4 預(yù)處理工藝參數(shù)的優(yōu)化(Q_i尋優(yōu),望大)
    4.6 模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.6.1 回歸模型可靠性驗(yàn)證
        4.6.2 金剛石涂層沉積實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.7 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 工作存在的不足及展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要成果和榮譽(yù)



本文編號(hào)：3910220