本文關(guān)鍵詞：摩擦化學拋光金剛石用WMoCr拋光盤的研制

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【摘要】：金剛石是具有優(yōu)異的物理、熱學、聲學和光學等性質(zhì)于一身的極品材料,隨著金剛石應(yīng)用范圍的不斷擴大,對金剛石的加工精度和表面質(zhì)量要求也日益提高。然而,由于高硬度及化學性質(zhì)穩(wěn)定等特點,金剛石屬極難加工材料,目前已有機械研磨、熱化學拋光、化學機械拋光、激光拋光和離子束拋光等眾多金剛石加工技術(shù),但這些拋光技術(shù)基本上都存在拋光效率低、金剛石表面質(zhì)量差或設(shè)備成本高等問題,相對滯后的金剛石拋光技術(shù)成為限制金剛石廣泛應(yīng)用的障礙。摩擦化學拋光金剛石是在大氣環(huán)境中,通過一定的壓力將金剛石壓在高速旋轉(zhuǎn)的拋光盤上,通過摩擦作用使金剛石與拋光盤的接觸部分產(chǎn)生局部高溫(600-750℃),達到金剛石石墨化溫度,金剛石在石墨化、氧化及擴散作用下轉(zhuǎn)化成非金剛石相,最后再通過機械作用去除。該拋光技術(shù)不需要真空或惰性氣體保護,也不需要加熱設(shè)備,是一種非常具有發(fā)展前景的金剛石拋光技術(shù)。此拋光技術(shù)的關(guān)鍵研發(fā)一種對金剛石具有催化作用且自身綜合性能好的拋光盤,目前常用拋光盤大多為Fe基、Ni基、Mn基合金,此類拋光盤雖然對金剛石均具有催化作用,但在拋光過程中存在拋光盤磨損嚴重、去除率不理想、高溫抗氧化性能差的缺點。本文針對摩擦化學拋光技術(shù)中存在的問題,利用機械合金化和真空熱壓燒結(jié)技術(shù)制備新型WMoCr合金拋光盤；研究不同W、Mo含量對拋光盤性能及拋光實驗的影響；通過對拋光后金剛石和拋光盤的檢測,分析金剛石去除機理。主要研究內(nèi)容包括：(1)分析了機械合金化參數(shù)對粉末性能的影響,研究結(jié)果表明,當MA的球料比為15：1,球磨轉(zhuǎn)速為250r/min,球磨介質(zhì)比為1：1,球磨45h,所制備出的混合粉末晶粒尺寸較小,成分均勻,機械性能較好,可在一定程度上提高材料的抗氧化性能和耐磨性。(2)根據(jù)W、Mo合金含量不同對拋光盤性能的影響,設(shè)計了W72Mo27Cr1、 W60Mo39Cr1、W30Mo6Cr1三種拋光盤,并對拋光盤性能及拋光實驗進行分析,研究結(jié)果表明W72Mo27Cr1拋光盤的綜合性能較好,硬度高達855HV,金剛石去除率5.44μm/min,拋光盤磨損率0.12mm3/min。(3)觀察WMoCr基合金拋光盤加工金剛石實驗過程,通過分析拋光前后拋光盤與金剛石的表面變化,摩擦化學拋光金剛石的材料去除機理可以解釋為在石墨化、氧化、擴散及機械作用下去除金剛石。
【關(guān)鍵詞】：金剛石 摩擦化學拋光 拋光盤 鎢基合金 拋光機理
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP333.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 課題背景8
• 1.2 金剛石概述8-12
• 1.2.1 金剛石的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)8-10
• 1.2.2 金剛石的應(yīng)用及制備10-12
• 1.3 金剛石及金剛石膜的拋光技術(shù)及發(fā)展趨勢12-17
• 1.3.1 金剛石拋光技術(shù)概述12-15
• 1.3.2 摩擦化學拋光技術(shù)15-17
• 1.4 課題來源及本文的主要研究內(nèi)容17-18
• 1.4.1 課題來源17
• 1.4.2 論文的主要研究內(nèi)容17-18
• 2 WMoCr合金拋光盤的制備18-37
• 2.1 拋光盤材料的選擇18-21
• 2.1.1 金剛石石墨化理論18-19
• 2.1.2 拋光盤材料的選擇19-21
• 2.2 實驗材料和方法21-22
• 2.2.1 實驗用原始粉末21
• 2.2.2 球磨燒結(jié)設(shè)備及方法21
• 2.2.3 分析測試方法21-22
• 2.3 機械合金化制備WMoCr合金粉末22-31
• 2.3.1 機械合金化技術(shù)22-24
• 2.3.2 球料比研究24-26
• 2.3.3 球磨時間研究26-29
• 2.3.4 球磨轉(zhuǎn)速研究29-30
• 2.3.5 球磨介質(zhì)研究30-31
• 2.4 熱壓燒結(jié)制備WMoCr合金拋光盤31-35
• 2.4.1 熱壓燒結(jié)技術(shù)31-32
• 2.4.2 熱壓燒結(jié)實驗過程32-33
• 2.4.3 WMoCr合金拋光盤性能分析33-35
• 2.5 本章小結(jié)35-37
• 3. WMoCr合金拋光盤成分配比研究37-47
• 3.1 拋光盤成分配比的確定37
• 3.2 實驗材料與方法37-39
• 3.2.1 實驗方法37-38
• 3.2.2 實驗設(shè)備及過程38-39
• 3.3 不同成分配比拋光盤的性能分析39-46
• 3.3.1 拋光盤的組織結(jié)構(gòu)及性質(zhì)39-41
• 3.3.2 摩擦化學拋光過程中的拋光溫度41
• 3.3.3 金剛石拋光后表面形貌及去除率41-43
• 3.3.4 拋光盤加工后表面形貌及磨損率43-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 4. 摩擦化學拋光金剛石的材料去除機理47-56
• 4.1 金剛石的拉曼與X衍射分析47-48
• 4.2 磨損后拋光盤的分析48-49
• 4.3 拋光過程及現(xiàn)象分析49-52
• 4.4 材料去除機理分析52-55
• 4.4.1 金屬催化反應(yīng)52-53
• 4.4.2 碳向拋光盤擴散53-54
• 4.4.3 碳的氧化54
• 4.4.4 摩擦化學拋光材料去除機理模型54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-58
• 參考文獻58-62
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況62-63
• 致謝63-64

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 王明智，，王艷輝，關(guān)長斌，臧建兵;金剛石表面的Ti、Mo、W鍍層及界面反應(yīng)對抗氧化性能的影響[J];復合材料學報;1996年02期

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3 余忠民,匡同春,白曉軍,王成勇,郭鐘寧;CVD金剛石膜的機械拋光加工研究[J];硬質(zhì)合金;2000年03期

本文編號：607893