硼掺杂金刚石薄膜涂层织构化刀具的制备及试验研究

来源 :河南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:eastfoot01
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
金刚石作为具有极高的硬度、超低的摩擦系数、较高的弹性模量以及相对较高的热导率的一种新型多功能碳材料在刀具涂层方面具有广阔的应用前景。本文采用硬质合金刀具作为基体材料,首先利用偏压增强热丝化学气相沉积法(bias-enhanced hot filament chemical vapor deposition,BEHFCVD)以硼酸三甲酯为掺杂源,在硬质合金基体表面分别制备不同硼掺杂水平的金刚石薄膜。其次利用激光技术在硬质合金刀具上分别加工出椭圆织构和沟槽织构,并通过BEHFCVD法制备硼掺杂织构化金刚石(BDTD)薄膜刀具。最后对制备的硼掺杂织构化金刚石(BDTD)薄膜刀具进行切削试验及摩擦磨损试验,研究和分析硼掺杂织构化金刚石(BDTD)薄膜刀具的切削性能和摩擦性能。本文主要研究内容和结论如下:(1)通过偏压增强热丝化学气相沉积(BEHFCVD)法在硬质合金可转位铣刀表面分别制备不同硼掺杂水平的金刚石薄膜,采用扫描电子显微镜(SEM)、数显式洛氏硬度计、拉曼光谱和X射线衍射(XRD)对金刚石薄膜的表面形貌和横截面形貌、基膜结合强度、晶体结构成分和晶体结构取向进行了测试分析。结果表明,随着硼掺杂水平的提高,金刚石晶粒的大小逐渐出现细化,硼元素的掺杂并未改变金刚石的晶体结构,仅仅使晶粒尺寸的大小改变,晶粒尺寸大小约为2-3μm,晶面取向以最优的(111)面为主。从压痕试验结果来看,硼掺杂金刚石薄膜的基膜结合强度随着硼掺杂水平的增加出现先增加而后下降的趋势。(2)首先利用激光技术在硬质合金刀具上分别加工出椭圆织构和沟槽织构,其次采用BEHFCVD法在刀具上分别制备未掺杂金刚石(UDD)薄膜、硼掺杂无织构金刚石(BDUTD)薄膜、硼掺杂沟槽织构金刚石(BDGTD)薄膜以及硼掺杂椭圆织构金刚石(BDETD)薄膜,并对制备的样品进行表征。最后利用制备的金刚石薄膜刀具对C/C-Si C复合材料进行切削试验,比较不同金刚石薄膜刀具的切削性能。结果表明,在铣削试验结束时,BDTD薄膜刀具与BDUTD薄膜和UDD薄膜刀具相比,仅有很小的后刀面磨损面积,在切削刃上几乎没有出现薄膜的剥落现象。进而可以得出,适当的织构形状提高了金刚石薄膜刀具的基膜结合强度和耐磨性能。其中,BDGTD薄膜刀具具有最好的切削性能和刀具寿命。(3)使用TBT-M5000摩擦磨损试验机对制备的UDD薄膜、BDUTD薄膜、BDGTD薄膜以及BDETD薄膜分别进行干摩擦以及水润滑摩擦磨损试验,分析比较不同的织构形状和不同润滑条件对试样摩擦性能的影响。结果表明,四种金刚石薄膜在干摩擦以及水润滑条件下的摩擦系数曲线呈现相似的趋势,即快速下降的初始阶段Ⅰ,缓慢上升的磨合阶段Ⅱ,最后是达到动态稳定状态Ⅲ。从摩擦曲线可以看出,水润滑条件下金刚石薄膜比干摩擦条件金刚石薄膜摩擦系数都低。其中,在水润滑条件下,BDGTD薄膜与BDETD薄膜显示出最小的摩擦系数,这是由于润滑液体能够顺利的利用织构进入到摩擦接合面实现润滑效果,从而改善摩擦性能。
其他文献
电铸作为一种“增材制造”加工技术,具有“成材-成性-成形-成面”同步达成且易控、(复制)成形精度高、成形表面质量好、材料适用窗口大、尺寸大小和形状特征不受限等优点,常是高技术产品制造的技术依托之一,也是生产制备超薄高品质金属膜材的优选技术。特定P含量Ni-P电铸合金因具有某些特殊性能如高硬耐磨、优良导磁等性能而备受关注。其中,含量0.4~0.7%低磷态Ni-P合金因兼具导磁和耐折性能,是OA(Of
学位
<正>扬州地区1992年开始引进罗氏沼虾养殖,经过30年的不断探索与发展,养殖面积最高时达到12.3×107m~2,约占全国养殖面积的1/4,产量最高时达到64 000 t,约占全国养殖产量的1/3[1-2],已经形成了从苗种繁育到养殖、捕捞、加工、运输和销售的一整套完整产业链,整个产业经济规模位于全省乃至全国领先地位。
期刊
近年来,由于介电陶瓷的储能密度和储能效率比较高,在储能材料领域受到广泛关注。铅基弛豫铁电和反铁电陶瓷由于具有剩余极化强度低、饱和极化强度大等特点,在储能领域被广泛应用。然而,铅基陶瓷材料在制造和处理过程中严重威胁了人类健康和环境安全,所以寻找具有优越电学性能的新型无铅介电陶瓷变得日益重要。铌酸银(AgNbO3)基无铅反铁电陶瓷在电场下具有独特的性质(如滞后低、饱和极化强度大和储能密度高等),促进了
学位
在钛合金精密超精密切削加工中,由于受加工尺度与刀具特征参数的共同影响,刀具前刀面参与切削的面积减小,刀刃附近区域将承担主要的材料去除工作,切削机理会发生改变,导致单位切削力显著上升的尺寸效应现象是影响加工精度和表面质量的根本原因,也是制约现代航空材料精密制造发展的重大阻碍之一。在切削加工尺度不变的前提下,提高难加工材料的加工精度和表面质量的实质是改善精密切削加工中由于尺寸效应而产生的单位切削力非线
学位
主题意义探究是初中英语阅读的关键主线。本文结合一节具体的阅读课例,通过语篇研读,挖掘文本承载的主题意义,设计围绕主题意义探究的教学主线,借助英语读思言工具,设计了基于英语学习活动观的英语课堂学习活动,旨在引导学生深入阅读文本,探究文本的主题意义,实现学科育人价值。
期刊
微尺度凹坑、凸台、缝、孔、槽等金属微结构常是相关产品关键功能和重要性能主控载体,如传质传热强化、减摩降阻、生物兼容与疗效增益、控光调色、隐身降噪、防污抗粘、自洁等。因此,金属微结构制造一直先进制造领域研究热点。至今,金属阵列微结构制造技术已有十多种(类)。其中,基于电化学溶解原理的电解加工因以离子态和非接触方式去材、可加工性与材料力学性能无关、加工效率高、加工面无应力、裂纹、再铸层等缺陷产生、工具
学位
综合实践活动课程是教育部规定的中小学必修课程,与基础学科课程并列设置,是基础教育课程体系的重要组成部分,是对学生综合素养培养,即包含适应自身全面发展和适应社会发展所需的关键课程,该课程对学生形成良好的知识,技能,态度,情感,价值观等方面至关重要。但是在实际教学过程中产生的各种问题,学生的兴趣低,学校教学设备不足,课程资源匮乏,教师需要花费精力探索课堂以外的教学形式,这对教师的教学能力也提出了挑战,
学位
五氯苯酚(PCP)是一种持久性有机污染物,在工业和农业等领域,常被用作木材防腐剂和除草剂。PCP能够造成生物慢性和急性中毒,是典型的致畸、致癌、致突变“三致”污染物,因此对PCP的检测尤为重要。对PCP常用的检测方法有高效液相色谱法、气相色谱质谱联用法、紫外分光光度法和电化学法等等。但是这些方法复杂繁琐、代价高、需要对样品进行预处理、检测时间长,不利于大规模样品检测。所以发展一种快速、简便、灵敏的
学位
水力冲孔是煤层卸压增透抽采瓦斯的有效措施,在瓦斯防治中得到了广泛应用,但现行常规水力冲孔追求大出煤量,致使钻孔出煤不畅,煤渣运输困难,且在冲孔边缘易造成应力集中。针对上述问题,本文受保护层开采启发,提出了煤层内水射流层状卸压的技术思路:选取煤层中某一弱分层,采用高压水射流以多孔多点的形式射流出煤卸压,形成相互连通的梅花状水平空腔,连通整个弱分层,促使上、下层煤体变形,进而增大整层煤的渗透率,提高抽
学位
<正>《普通高中英语课程标准(2017版)》提出,英语教学要在主题意义引领下通过学习理解、应用实践、迁移创新等实践活动落实核心素养。在初中英语阅读教学中,教师需要深入研究文本,以语篇为依托,阐述语篇内容所承载的主题、表述逻辑以及时代价值,探究语言结构、文体逻辑、语言形式、语言知识是如何落实和服务主题意义的。
期刊