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cvd金刚石的红外增透和抗氧化研究

红外技术 2006年第7期28卷 378-383页

作者：刘文婷刘正堂西北工业大学材料学院陕西西安710072

cvd金刚石具有一系列优异的性能,红外透过率高、吸收系数低,抗热冲击、耐磨损能力强,是理想的长波红外(8μm～12μm)高速飞行器窗口和头罩材料。但是,cvd金刚石的高温氧化现象严重损害了其红外透过率。因此,cvd金刚石的红外增透、抗氧... 详细信息

cvd金刚石具有一系列优异的性能,红外透过率高、吸收系数低,抗热冲击、耐磨损能力强,是理想的长波红外(8μm～12μm)高速飞行器窗口和头罩材料。但是,cvd金刚石的高温氧化现象严重损害了其红外透过率。因此,cvd金刚石的红外增透、抗氧化就成为大家关注的焦点。这里介绍了目前提高cvd金刚石红外透过率的主要途径和研究进展。

关键词： cvd金刚石增透氧化

cvd金刚石薄膜涂层刀具精密切削表面质量的研究

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制造技术与机床 2004年第9期 98-99,102页

作者：曾谊晖刘忠罗飞霞柏春旺湖南师范大学机械系湖南长沙410081 清华大学北京100083 中南大学湖南长沙410079

cvd金刚石薄膜刀具的表面粗糙度和加工过程中的切削用量是影响加工工件表面质量的关键因素。为改进cvd沉积工艺,减小金刚石薄膜表面粗糙度,提出了合理控制沉积气压的新工艺方法,并通过切削试验研究了不同沉积工艺下制备的cvd薄膜涂层刀... 详细信息

cvd金刚石薄膜刀具的表面粗糙度和加工过程中的切削用量是影响加工工件表面质量的关键因素。为改进cvd沉积工艺,减小金刚石薄膜表面粗糙度,提出了合理控制沉积气压的新工艺方法,并通过切削试验研究了不同沉积工艺下制备的cvd薄膜涂层刀具和加工过程中不同切削用量对精密切削表面质量的影响。

关键词：刀具精密切削表面质量 cvd金刚石切削用量加工工件切削试验薄膜涂层新工艺沉积工艺

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cvd金刚石厚膜焊接工艺的研究

CVD金刚石厚膜焊接工艺的研究

作者：徐超哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

近年来，cvd金刚石膜作为一种新型的功能材料，在金属切削加工，超高速计算机芯片、半导体和微波器件的散热元件，以及光学窗口等领域已得到初步应用，并显示出无与伦比的优越性。然而由于金刚石特殊的晶体结构以及特殊的物理、化学... 详细信息

近年来，cvd金刚石膜作为一种新型的功能材料，在金属切削加工，超高速计算机芯片、半导体和微波器件的散热元件，以及光学窗口等领域已得到初步应用，并显示出无与伦比的优越性。然而由于金刚石特殊的晶体结构以及特殊的物理、化学、机械性能，在其加工领域还存在许多亟待解决的问题。而其中金刚石与其它金属基体的连接问题，一直是阻碍其推广应用的关键所在，此方面的理论研究也有待于进一步的深入，这已引起各国学者的重视。本论文以cvd金刚石厚膜与硬质合金的连接为研究对象，采用活性钎料和真空钎焊方法，针对金刚石与钎料之间的润湿问题，大面积cvd金刚石厚膜焊接内应力及龟裂问题，通过实验和理论分析相结合的方法，对金刚石与硬质合金的钎焊连接机理和工艺进行了较系统的研究，最终使金刚石与硬质合金的最高接头剪切强度达到267MPa。通过对金刚石的钎焊性及活性钎料的研究，借助金刚石与钎料的润湿实验、接头的强度实验、焊缝结合面的微观分析，得到较理想的焊接金刚石的钎料成分，使得金刚石与钎料的润湿角小于20°。通过采用ANSYS非线性分析软件，利用有限元数值模拟技术，对金刚石钎焊接头焊接应力的分布与钎料层的厚度及成分的关系进行研究，得出焊缝厚度存在最佳值，在Ag-Cu-Ti钎料中添加Cu中间层是减少焊接应力的有效途径。金刚石层中残余应力的大小和分布，受金刚石、基体、钎料三者之间的性能匹配关系影响，其中热膨胀系数(α)的影响最为显著。当焊缝较薄时，金刚石的中心区受到较大的压应力;焊缝较厚时，边缘区受到较大的压应力，而金刚石一侧的最大应力分布始终在与钎料的结合界面处。为减少应力，焊缝厚度并非越厚越好，而是存在最佳值。通过数值模拟和实验研究发现：不同的钎料成分和界面组成结构形式对接头焊接应力有重要影响。提出在Ag-Cu-Ti钎料中添加Cu中间层是减少焊接应力，减少大面积金刚石焊接龟裂的有效途径。Cu中间层的厚度存在最佳值， Ag-Cu-Ti合金层的厚度在保证金刚石的表面润湿的前提下越薄对减少接头应力越有利。哈尔滨理「人学学硕十学位论文为了分析金刚石钎焊连接界面行为，用SEM、EPMA、EDx分析焊缝横断面和断口的组织和结构。通过对断口组织、成分分布及接头强度的分析，提出在金刚石与钎料界面近区，导致接头强度降低的脆性相不仅仅是TIC，脆性的金属间化合物TICu层的增厚也是重要的原因，因此必须严格控制钎料中Ti含量。

关键词： cvd金刚石 Ag-Cu-Ti钎料真空钎焊连接机理

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cvd金刚石微铣刀的研磨抛光研究

CVD金刚石微铣刀的研磨抛光研究

作者：夏浥南京航空航天大学

学位级别：硕士

微细制造在工业上有着广泛的用途,随着微细制造的发展越来越多的微型产品被加工生产出来,与此同时微细刀具的重要性也与日俱增。使用锋利的金刚石微细刀具所加工出的工件表面光洁度高,质量可靠,且加工效率也较高。在金刚石类微细刀具中... 详细信息

微细制造在工业上有着广泛的用途,随着微细制造的发展越来越多的微型产品被加工生产出来,与此同时微细刀具的重要性也与日俱增。使用锋利的金刚石微细刀具所加工出的工件表面光洁度高,质量可靠,且加工效率也较高。在金刚石类微细刀具中,聚晶金刚石刀具和金刚石涂层刀具已经得到广泛应用,然而由于纯金刚石材料难加工的特性,使得cvd金刚石微铣刀的研究相比之下进展缓慢,研究较少。本文以cvd金刚石微铣刀的制备和刃磨为研究对象,采用化学机械方法进行刃磨试验并进行了刀具成形的试验研究,在刃磨中保证刃口质量而在成形制备中保证材料的去除率。主要研究内容如下:(1)使用数控刀具磨床进行刀具的刃磨试验。分别使用铜基碳化钨盘和铝基碳化硅盘对cvd金刚石微铣刀进行刃磨。铜基碳化钨盘促进金刚石的氧化反应,在刃磨后获得的刀具刃口半径较小。通过不同试验参数下刃磨质量的比对,优化选择较好的研磨方向、速度和进给速率。(2)为了寻找更好的刀具底刃成形制备方式,自行设计了一套研磨抛光刀具的装置并利用该装置结合铁盘、大颗粒度金刚石砂轮对金刚石微细铣刀进行了试验研究。(3)通过不同参数下抛光效率的对比试验,证明了高转速铁盘的抛光效率较高,同时发现大粒度金刚石砂轮的研磨效果最好,比较适用于cvd金刚石微铣刀的初期成形制备。(4)利用铜基碳化钨盘优化的参数加工的cvd金刚石微铣刀,刃口钝圆半径最优可达到2.5μm。

关键词：微细制造 cvd金刚石化学机械刃磨微细铣刀铜基碳化钨

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cvd金刚石微铣刀制造的基础研究

CVD金刚石微铣刀制造的基础研究

作者：朱良杰南京航空航天大学

学位级别：硕士

微细铣削是一种具有较高精度的精密三维微小零件的加工技术，被加工零件尺寸和精度在很大程度上依赖于微铣削刀具的切削性能。化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition, cvd)金刚石膜作为一种拥有众多优异性能的功能材料，是制造新型超... 详细信息

微细铣削是一种具有较高精度的精密三维微小零件的加工技术，被加工零件尺寸和精度在很大程度上依赖于微铣削刀具的切削性能。化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition, cvd)金刚石膜作为一种拥有众多优异性能的功能材料，是制造新型超硬微铣刀的优越刀具材料。但由于其具有极高的硬度和化学稳定性，用目前的技术加工cvd金刚石微铣刀时加工效率低、成本高昂。为了实现cvd金刚石微铣刀高效制备，本文开展了一种新型的基于图形化法的cvd金刚石微铣刀制备技术研究，本文完成的主要研究内容及取得的成果如下：1.通过有限元对多种结构的cvd金刚石微铣刀的模态和应力应变进行了分析。获得了多种结构的cvd金刚石微铣刀的模态、失效形式和应力分布，分析对比了不同刃口几何形状的微铣刀的强度和刚度，为具有合理刀具结构形式和刃口形状的cvd金刚石微铣刀的制造提供依据。2.利用ICP刻蚀工艺加工制造了一系列高质量的硅微模具，采用cvd技术在硅微模具上成功制备了特征尺寸为25μm、50μm、100μm的D型和四棱柱微铣刀头。SEM、ADE的分析结果表明图形化法工艺能够获得表面质量好，形状和尺寸精度高的cvd金刚石微铣刀头，图形化法制备cvd金刚石微铣刀的工艺可以实现复杂结构微铣刀头的批量化生产。3.在高速钢刀柄上进行了包含微铣刀头的cvd金刚石膜的钎焊实验。结果显示钎焊后的cvd金刚石结构完整，未出现裂纹或石墨化，钎料铺展均匀且厚度一致性很好，在钎料与金刚石的结合处形成了冶金连接。

关键词： cvd金刚石微铣刀模态应力应变图形化法钎焊

cvd金刚石微铣刀的激光诱导石墨化辅助精密磨削研究

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CVD金刚石微铣刀的激光诱导石墨化辅助精密磨削研究

作者：杨凯华南京航空航天大学

学位级别：硕士

近年来,随着各种器械的小型化,微细铣削技术迅速发展。而微铣刀作为微细铣削加工的工具,其重要性与日俱增。针对cvd金刚石微铣刀加工难度高,制备效率低下的问题,本文提出了cvd金刚石微铣刀的激光诱导石墨化辅助精密磨削方法,其在提高了... 详细信息

近年来,随着各种器械的小型化,微细铣削技术迅速发展。而微铣刀作为微细铣削加工的工具,其重要性与日俱增。针对cvd金刚石微铣刀加工难度高,制备效率低下的问题,本文提出了cvd金刚石微铣刀的激光诱导石墨化辅助精密磨削方法,其在提高了加工效率的同时,改善了刃口质量。本文主要研究内容如下:(1)根据传热控制方程和热传导理论,建立Ansys APDL三维瞬态热力学仿真模型,讨论不同参数对激光诱导石墨化的影响,并测量金刚石石墨化深度,最后通过试验对比验证。通过改变激光能量密度、扫描速度和填充间距进行纳秒激光石墨化试验,使用扫描电镜和拉曼光谱仪对生成的石墨和分界层进行分析,判断金刚石石墨的形貌和晶体结构。(2)提出了一种激光诱导石墨化辅助精密磨削技术,并采用正交试验法和灰色关联分析对磨削参数进行优化。与传统精密磨削进行对比发现,该激光诱导石墨化辅助精密磨削技术在大幅提高磨削效率的同时,加工过程也更加稳定,其能有效减少刃口的破碎,从而得到更加锋利的切削刃。(3)进行了cvd金刚石圆弧刃微铣刀的设计,通过Ansys Workbench进行强度分析和模态分析以验证结构合理性。利用AutoCAD进行激光光路设计,采用变激光功率密度的激光诱导石墨化精密磨削技术进行cvd金刚石圆弧刃微铣刀的制备。

关键词：微细制造激光加工刀具刃磨 cvd金刚石圆弧刃微铣刀

数字化和ERP在cvd金刚石生产中的成本管理策略

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中文科技期刊数据库（全文版）经济管理 2023年第12期 64-67页

作者：陈媛媛山西新碳超硬材料科技有限公司山西阳泉045200

21世纪初我国开始出现cvd金刚石产业,与此相关的系列高技术附加值产品开始进入市场,极大地推动了精密加工、生物医学、电化学、传感与探测和半导体等领域的产业升级。宏观环境的变化导致cvd金刚石生产结构及对企业的管理格局发生变化,... 详细信息

21世纪初我国开始出现cvd金刚石产业,与此相关的系列高技术附加值产品开始进入市场,极大地推动了精密加工、生物医学、电化学、传感与探测和半导体等领域的产业升级。宏观环境的变化导致cvd金刚石生产结构及对企业的管理格局发生变化,必然导致企业成本发生改变,进而实施科学化成本管理成为企业谋求长远发展的关键一招。

关键词：数字化技术 ERP cvd金刚石成本管理

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cvd金刚石微铣刀的复合制备工艺研究

CVD金刚石微铣刀的复合制备工艺研究

作者：马兰州南京航空航天大学

学位级别：硕士

cvd金刚石因其高硬度、高耐磨性、高导热系数和低摩擦系数成为制备微铣刀的理想材料,但是它的难加工特性导致采用传统的磨削加工时制备效率低下。为了解决此问题,本文提出了激光诱导金刚石石墨化与精密磨削相结合的复合加工工艺制备cvd... 详细信息

cvd金刚石因其高硬度、高耐磨性、高导热系数和低摩擦系数成为制备微铣刀的理想材料,但是它的难加工特性导致采用传统的磨削加工时制备效率低下。为了解决此问题,本文提出了激光诱导金刚石石墨化与精密磨削相结合的复合加工工艺制备cvd金刚石微铣刀的新方法,揭示了激光辐照下cvd金刚石的石墨化机理,探索了激光参数和精密磨削参数对cvd金刚石微铣刀切削刃质量和后刀面粗糙度的影响规律,制备了具有优良切削性能的cvd金刚石微铣刀。复合加工工艺的提出和新型微铣刀的研制丰富了微铣刀的制备工艺,为高性能微铣刀的设计制造理论、研发和应用研究奠定了重要基础。主要研究内容如下:(1)通过对激光加工材料的物理过程分析,研究了红外纳秒激光作用下cvd金刚石石墨化的机理。通过激光诱导石墨化试验,研究了激光参数和辅助气体对金刚石相变深度的影响规律,以及激光参数对分界线轮廓最大高度和分界面形貌的影响规律。结果表明,单脉冲能量越大,扫描速度和填充间距越小,金刚石相变深度和分界线轮廓最大高度越大,分界面质量越差,表面粗糙度越大。(2)在激光诱导石墨化后,进行了cvd金刚石微铣刀的精密磨削试验,研究了磨削参数对微铣刀切削刃钝圆半径、磨削力和表面粗糙度的影响,以及分界线轮廓最大高度对切削刃质量的影响。结果表明,砂轮粒度对切削刃钝圆半径、磨削力和表面粗糙度的影响最显著,砂轮粒度和进给速度越小,磨削速度越高,切削刃钝圆半径、磨削力和表面粗糙度越小;同时,分界线轮廓最大高度越小,磨削后的切削刃质量越好。(3)结合激光诱导石墨化和精密磨削的试验结果,制定了cvd金刚石微铣刀的高效制备方案,制备了直径为0.4mm,切削刃钝圆半径为2.3μm的cvd金刚石微铣刀。研究了cvd金刚石微铣刀在微细铣削加工无氧铜时的切削性能,并与硬质合金微铣刀进行了对比。结果表明,采用复合加工工艺时,刀具制备效率相较于纯磨削提高了4倍以上,在相同的铣削参数下,cvd金刚石微铣刀加工无氧铜时的铣削力和毛刺尺寸更小;在相同的材料去除量下,cvd金刚石微铣刀的磨损量更少,刀具寿命更长。

关键词： cvd金刚石激光诱导石墨化分界线轮廓最大高度精密磨削微铣刀

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cvd金刚石涂层工具研磨单晶蓝宝石研究

CVD金刚石涂层工具研磨单晶蓝宝石研究

作者：蔡文俊南京航空航天大学

学位级别：硕士

蓝宝石(α-alumina,Al2O3)具有高硬度和强度、可见光与红外光谱的透明性、抗热冲击性能、电绝缘性等特性,被广泛应用于军事电子、航空航天、工业生活等领域。但是传统的蓝宝石研磨方法存在加工效率低问题,这严重影响了蓝宝石在各领域的... 详细信息

蓝宝石(α-alumina,Al2O3)具有高硬度和强度、可见光与红外光谱的透明性、抗热冲击性能、电绝缘性等特性,被广泛应用于军事电子、航空航天、工业生活等领域。但是传统的蓝宝石研磨方法存在加工效率低问题,这严重影响了蓝宝石在各领域的应用。化学气相沉积(cvd)金刚石涂层工具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定和热导率,其优越的切削性能使其成为高效加工硬脆非金属材料的理想工具。针对蓝宝石研磨加工中存在的问题,本文提出采用热丝化学气相沉积(HFcvd)法制备的不同表面形貌的cvd金刚石涂层工具,利用cvd金刚石涂层工具对蓝宝石晶体进行研磨加工,以提高蓝宝石的加工效率。论文的主要工作与成果如下:(1)开展了cvd金刚石涂层工具制备研究,研究了制备工艺参数对cvd金刚石薄膜表面形貌的影响。通过控制沉积工艺条件,在硬质合金工具基体表面制备出了球状、棱锥形和棱柱形三种典型表面形貌的cvd金刚石涂层。(2)从机械和化学作用对蓝宝石cvd金刚石涂层工具研磨加工机理进行研究,建立了cvd金刚石涂层工具的单颗磨粒微观去除模型,对不同表面形貌的cvd金刚石涂层工具的材料去除率和切向力进行了研究。采用SEM、EDS和拉曼光谱分析测试了研磨后的cvd金刚石涂层,分析了研磨过程中的化学反应机理。(3)通过实验研究了cvd金刚石涂层工具研磨蓝宝石晶体时工艺参数对材料去除率和表面粗糙度的影响。在较高效率的工艺参数组合下得到材料去除率为2.55μm/min,表面粗糙度Ra为0.369μm。在较低的表面粗糙度工艺参数组合下获得材料去除率为1.68μm/min,表面粗糙度Ra为0.271μm。

关键词： cvd金刚石涂层工具蓝宝石研磨