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金刚石室温疲劳机理的试验研究

金刚石与磨料磨具工程 2005年第3期25卷 20-22,25页

作者：沈洪敏张竞敏杨茂盛黄文浩葛瑞斯.张中国科学技术大学精密机械系安徽合肥230027 Superhard Tooling & Applications Ltd.Surrey

本文阐述了金刚石室温疲劳破坏现象的产生,简单介绍了研究金刚石室温疲劳的实验方法——软压头技术。分析了一般疲劳破坏的过程和机理,对金刚石室温疲劳破坏机理作了理论上的推导,提出了应力腐蚀使金刚石产生疲劳破坏的理论——应力集... 详细信息

本文阐述了金刚石室温疲劳破坏现象的产生,简单介绍了研究金刚石室温疲劳的实验方法——软压头技术。分析了一般疲劳破坏的过程和机理,对金刚石室温疲劳破坏机理作了理论上的推导,提出了应力腐蚀使金刚石产生疲劳破坏的理论——应力集中提高表面原子活性引起应力腐蚀,在理论的基础上得到了金刚石疲劳速率公式。并采用软压头技术分别以PCD、CBN、Si3N4、Tib2等作为软压头材料,在自行研制的金刚石疲劳试验机上对不同氮含量的金刚石样品进行了疲劳实验,在实验数据的基础上绘制出了不同氮含量金刚石的疲劳曲线图,并对实验结果与疲劳破坏机理进行比较分析,得出结论:不同氮含量的金刚石,氮含量越高,金刚石疲劳破坏会越快出现,即疲劳强度越小,氮含量越低,裂纹扩展速度越慢,即疲劳强度越大。这从理论上和实验上论证了应力腐蚀引起金刚石室温疲劳的理论。

关键词：金刚石疲劳软压头技术应力腐蚀

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点接触加载条件下金刚石薄膜的破坏行为

人工晶体学报 1998年第4期27卷 74-77页

作者：邢广忠张丽颖 C.A.Brookes E.J.Brookes 燕山大学材料工程学院

本文利用软压头技术，探讨了金刚石薄膜材料在点接触加载条件下的破坏形式以及外加应力与薄膜破坏之间的关系。

关键词：金刚石薄膜软压头技术金刚石薄膜强度

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温度对PcBN切削刀具材料硬度的影响

超硬材料工程 2008年第5期20卷 49-53页

作者： T．K．Harris[英] 蒋修治（译）

PcBN切削刀具用于高速高温下加工铁基合金,为了准确地预测这种刀具材料的寿命,尤其了解在切削温度和切削压力下发生的变形和有关机理很有必要。本研究以维氏压痕作为一种手段来评估cBN含量、结合剂相和cBN晶粒尺寸对几种PcBN材料机械性... 详细信息

PcBN切削刀具用于高速高温下加工铁基合金,为了准确地预测这种刀具材料的寿命,尤其了解在切削温度和切削压力下发生的变形和有关机理很有必要。本研究以维氏压痕作为一种手段来评估cBN含量、结合剂相和cBN晶粒尺寸对几种PcBN材料机械性能的影响。研究表明,随着试验温度的升高,刀具材料的变形机理发生变化,经证实,压痕法有益于识别这种变化。

关键词：压痕法软压头技术聚晶立方氮化硼温度

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N含量对天然金刚石塑性变形的影响

人工晶体学报 1997年第Z1期 169-169页

作者：邢广忠张丽颖燕山大学材料工程学院

本文利用软压头技术，采用在不同温度下静载加压方式，来研究Ｎ原子的数量对天然金刚石塑性变形的影响。选用立方氮化硼（ｃＢＮ）聚晶，加工成顶角为１２０°的圆锥形压头。在室温，ｃＢＮ的努式硬度为５０ＧＰａ。它所产生的平均压应... 详细信息

本文利用软压头技术，采用在不同温度下静载加压方式，来研究Ｎ原子的数量对天然金刚石塑性变形的影响。选用立方氮化硼（ｃＢＮ）聚晶，加工成顶角为１２０°的圆锥形压头。在室温，ｃＢＮ的努式硬度为５０ＧＰａ。它所产生的平均压应力大约为１６．７ＧＰａ。压缩试验是在我们自己设计和制造的高温多用试验机上进行。金刚石试样为ＤｅＢｅｒｓ金刚石公司提供的尺寸为２×２×１ｍｍ、有３种不同Ｎ含量的Ｉａ型天然金刚石，其Ｎ含量分别为１４ｐｐｍ，３４５ｐｐｍ和７７９ｐｐｍ。所有试验均在经的抛光的（００１）晶面上进行。室温静载压缩：分别对３种不同Ｎ含量的Ｉａ天然金刚石进行静载压缩。结果表明，ｃＢＮ压头可以在Ｉａ金刚石表面产生裂纹。压缩时，ｃＢＮ压头产生变形，其圆锥头部变钝，呈平面状。压头和金刚石表面的接触面为圆形，由此可以得出压头所产生的平均压应力：Ｐ＝Ｗ／Ｓ式中Ｗ为外加载荷，Ｓ为压头和金刚石表面积接触面积。金刚石表面的最大应力产生于压头和金刚石接触面的周边。此应力为拉应力，其大小为：σｒ＝１／２（１－２ν）（１）该拉应力σｒ在金刚石解理面（１１１）上的分解应力为：σ＝σｒｓｉｎ２θ（２）式中，Ｐ为平均压应力，ν为金刚石的波松比，其值在０．

关键词：金刚石软压头技术氮含量塑性变形

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单晶金刚石在软压头条件下的塑性变形

人工晶体学报 1997年第Z1期 168-168页

作者：邢广忠张丽颖燕山大学材料工程学院

本文采用新的试验方法软压头技术，探讨金刚石在不同温度下的塑性变形行为。１试验条件及程序以Ｉｂ型人工合成单晶金刚石作为主要试验样品。变形试验采用软压头摩擦试验方法。选用三种基本的压头材料，硼化钛（ＴｉＢ２），氮化硅（Ｓ... 详细信息

本文采用新的试验方法软压头技术，探讨金刚石在不同温度下的塑性变形行为。１试验条件及程序以Ｉｂ型人工合成单晶金刚石作为主要试验样品。变形试验采用软压头摩擦试验方法。选用三种基本的压头材料，硼化钛（ＴｉＢ２），氮化硅（Ｓｉ３Ｎ４），和立方氮化硼（ｃＢＮ），它们的努式硬度分别为１３ＧＰａ，１８ＧＰａ和４０ＧＰａ。压头顶角为１２０°的圆锥形。所用的Ｉｂ型单晶金刚石试样由ＤｅＢｅｒｓ金刚石公司提供，样品的尺寸为２×２×１．５ｍｍ。试验在经机械抛光的（００１）晶面上进行。变形试验在高温真空下进行，试验机为自制的高温多用试验装置。２试验结果及讨论２．１脆塑性转变温度：利用软压头在不同温度下对金刚石摩擦变形时，金刚石的变形行为主要取决于变形温度和所施加的应力。在室温及较低的温度下，金刚石主要以发生于｛１１１｝解理面的脆性断裂为主。随着温度升高，金刚石由脆性向塑性转化。变形温度超过其脆塑性转变温度后，金刚石开始产生一定程度的塑性变形，其后，随变形温度升高，金刚石的塑性明显增加，脆性逐渐减弱。Ｉｂ单晶金刚石在不同温度下的变形行为可归纳于图１（略）。从图看出，Ｉｂ单晶金刚石的脆塑性转变温度大约为７７０℃。７７０℃以下，如所受外力

关键词：金刚石软压头技术塑性变形