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VO_(2)对刀具CVD金刚石涂层热应力的调节作用研究
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作者 徐洛 杜星祝 +2 位作者 吴超逸 金坚 卢文壮 《表面技术》 北大核心 2025年第12期145-151,共7页
目的通过降低热应力的方式,解决刀具CVD金刚石涂层在切削过程中易脱落的问题。方法使用热致相变材料VO_(2)作为硬质合金刀具与CVD金刚石涂层的中间层。建立M相VO_(2)(333)晶胞模型和VO_(2)/金刚石涂层体系模型,采用分子动力学模拟的方法... 目的通过降低热应力的方式,解决刀具CVD金刚石涂层在切削过程中易脱落的问题。方法使用热致相变材料VO_(2)作为硬质合金刀具与CVD金刚石涂层的中间层。建立M相VO_(2)(333)晶胞模型和VO_(2)/金刚石涂层体系模型,采用分子动力学模拟的方法,模拟VO_(2)的相变过程并计算升温过程中涂层体系的热应力变化情况。制备了VO_(2)/CVD金刚石涂层,使用X射线应力分析仪对升温过程中的涂层应力变化进行实时测量。结果建立的VO_(2)模型在330 K附近发生相变,体系能量突变,内部原子位置发生变化。仿真结果显示,VO_(2)/金刚石界面模型热应力在323.15~373.15 K发生突变,涂层应力降低约400 MPa;试验结果显示,涂层VO_(2)在323.15~328.15 K发生突变,热应力降低约300 MPa,VO_(2)的相变温度和应力调控的试验结果与仿真结果趋势一致。结论加入VO_(2)中间层可降低CVD金刚石涂层的热应力,对提高刀具CVD金刚石涂层抗剥落能力具有重要意义。 展开更多
关键词 cvd金刚石涂层 VO_(2) 热应力 热致相变材料 调节
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碳纤维复合材料专用CVD金刚石涂层刀具的制备及试验研究 被引量:5
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作者 向道辉 秦强 +3 位作者 王艳凤 刘海涛 杨广宾 梁松 《工具技术》 北大核心 2015年第5期24-28,共5页
碳纤维增强复合材料(简称碳纤维复合材料)是以石墨纤维或碳纤维为增强材料的复合材料,具有耐磨性好、耐高温、强度高、密度小、比刚度高和低温性能好等优点,但在钻削过程中易使普通的硬质合金刀具磨损。而金刚石涂层刀具在钻削较硬金属... 碳纤维增强复合材料(简称碳纤维复合材料)是以石墨纤维或碳纤维为增强材料的复合材料,具有耐磨性好、耐高温、强度高、密度小、比刚度高和低温性能好等优点,但在钻削过程中易使普通的硬质合金刀具磨损。而金刚石涂层刀具在钻削较硬金属材料和非金属材料时,具有良好的切削加工性。通过CVD金刚石刀具与普通的硬质合金刀具对碳纤维复合材料的钻削试验对比以及两种刀具的磨损研究可以得出,CVD金刚石涂层刀具的钻削性能明显好于普通的硬质合金刀具。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 硬质合金刀具 cvd金刚石涂层刀具 钻削试验
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阶梯型复合刀具CVD金刚石涂层制备工艺及应用研究 被引量:1
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作者 向道辉 张玉龙 +2 位作者 马国峰 秦强 张磊 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2427-2432,2442,共7页
针对加工阶梯孔类的阶梯型复合刀具,采用热丝辅助化学气相沉积技术(HFCVD),通过超声辅助酸碱两步预处理法,并且采用钽丝上下两层平行布置的沉积装置,调节生长参数,研究了YG6硬质合金阶梯型复合刀具的金刚石涂层制备技术。为了研究涂层性... 针对加工阶梯孔类的阶梯型复合刀具,采用热丝辅助化学气相沉积技术(HFCVD),通过超声辅助酸碱两步预处理法,并且采用钽丝上下两层平行布置的沉积装置,调节生长参数,研究了YG6硬质合金阶梯型复合刀具的金刚石涂层制备技术。为了研究涂层性能,以含少量石棉的复合纤维刹车片作为加工对象,分别对比实验了金刚石涂层和未涂层刀具的钻削性能。结果表明:相对传统单层热丝沉积工艺,采用双层热丝布置方式,在涂层过程中能使切削刃各个部分的温度保持平衡稳定,使得阶梯复合刀具每个切削刃都能均匀地涂上一层金刚石薄膜。采用该方法沉积的金刚石涂层阶梯复合刀具在钻削过程中具有良好的切削性能及附着强度,特别是在高速加工中金刚石涂层阶梯复合刀具在轴向钻削力及扭矩方面都小于未涂层刀具,金刚石涂层阶梯复合刀具在钻削刹车片阶梯复合孔加工中具有显著的优势。 展开更多
关键词 阶梯型复合刀具 cvd金刚石涂层 钻削试验 双层热丝
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CVD金刚石涂层刀具在石材铣削中的磨损特性研究 被引量:1
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作者 吴玉厚 闫广宇 +1 位作者 赵德宏 王贺 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2018年第5期139-142,共4页
为了揭示CVD金刚石薄膜涂层刀具在硬脆材料切削中的刀具切削性能与磨损机理,利用不同沉积参数下的金刚石涂层刀具对天然石材进行了高效铣削实验。针对金刚石涂层刀具和未涂层硬质合金刀具的磨损周期和切削性能,分析刀具切削力和工件表... 为了揭示CVD金刚石薄膜涂层刀具在硬脆材料切削中的刀具切削性能与磨损机理,利用不同沉积参数下的金刚石涂层刀具对天然石材进行了高效铣削实验。针对金刚石涂层刀具和未涂层硬质合金刀具的磨损周期和切削性能,分析刀具切削力和工件表面粗糙度随后刀面磨损面积的变化规律,总结刀具磨损机理。实验结果表明:金刚石涂层刀具切削寿命高于未涂层硬质合金刀具;金刚石刀具的磨损周期可以分为初始磨损区、稳定磨损区和加剧磨损区3个阶段,其中甲烷浓度为1%的金刚石涂层刀具寿命较长,切削性能稳定;金刚石涂层刀具的磨损机理主要包括裂纹作用下的涂层剥落、涂层内部晶间断裂和粘结磨损,其中裂纹作用下的膜-基涂层剥落磨损为刀具失效的主要磨损机制。 展开更多
关键词 cvd金刚石涂层刀具 硬脆石材 切削力 磨损机理
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CVD金刚石涂层刀具在石墨加工中的应用 被引量:10
5
作者 魏莎莎 卢志红 《燕山大学学报》 CAS 2006年第5期403-406,共4页
CVD金刚石涂层是一种新型材料,相比于硬质合金具有更高的切削性能,适用于有色金属和非金属材料的切削加工。本文利用CVD金刚石涂层刀具和硬质合金刀具对石墨进行切削试验,将两种刀具寿命作比较,结果表明:CVD涂层刀具有高硬度、低摩擦系... CVD金刚石涂层是一种新型材料,相比于硬质合金具有更高的切削性能,适用于有色金属和非金属材料的切削加工。本文利用CVD金刚石涂层刀具和硬质合金刀具对石墨进行切削试验,将两种刀具寿命作比较,结果表明:CVD涂层刀具有高硬度、低摩擦系数、高耐磨和高导热的优异性能,与未涂层刀具相比,大幅提高了刀具的耐用度。 展开更多
关键词 cvd金刚石涂层刀具 硬质合金 切削性能 刀具耐用度
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W18Cr4V高速钢衬底CVD金刚石涂层沉积技术研究 被引量:1
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作者 马玉平 王金龙 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1041-1045,1055,共6页
研究了通过热丝CVD法在施加了Ni-P/Cu复合中间过渡层的W18Cr4V高速钢衬底表面进行金刚石涂层的沉积技术以及不同压力条件对沉积出的CVD金刚石涂层质量的影响。最后通过扫描电镜分别对Cu、Ni-P以及不同反应压力下沉积的金刚石涂层的表面... 研究了通过热丝CVD法在施加了Ni-P/Cu复合中间过渡层的W18Cr4V高速钢衬底表面进行金刚石涂层的沉积技术以及不同压力条件对沉积出的CVD金刚石涂层质量的影响。最后通过扫描电镜分别对Cu、Ni-P以及不同反应压力下沉积的金刚石涂层的表面形貌进行了检测分析,通过XRD、拉曼光谱仪、洛氏硬度仪对金刚石涂层性能进行检测分析。结果表明:Ni-P/Cu复合中间过渡层可以明显的抑制Fe、Co的催石墨化作用。在此基础上通过沉积参数的优化,在W18Cr4V高速钢衬底表面成功沉积出高质量的CVD金刚石涂层。压力为4 kPa条件下沉积的CVD金刚石涂层较5 k Pa的金刚石颗粒晶型明显、分布致密。 展开更多
关键词 高速钢衬底 Ni-P/Cu复合中间过渡层 cvd金刚石涂层
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CVD金刚石涂层刀具高效铣削天然理石的切削特性实验研究 被引量:2
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作者 闫广宇 吴玉厚 +2 位作者 赵德宏 王贺 陆峰 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期52-57,62,共7页
为研究天然理石切削过程中刀具切削力与切削质量变化特性,利用CVD金刚石薄膜涂层刀具和未涂层硬质合金刀具进行高效铣削实验。基于刀具-工件几何接触关系,推导铣削力数学模型,分析不同类型刀具切削力、工件表面粗糙度随切削参数和切削... 为研究天然理石切削过程中刀具切削力与切削质量变化特性,利用CVD金刚石薄膜涂层刀具和未涂层硬质合金刀具进行高效铣削实验。基于刀具-工件几何接触关系,推导铣削力数学模型,分析不同类型刀具切削力、工件表面粗糙度随切削参数和切削时间变化特性。研究表明:金刚石涂层刀具切削力明显小于未涂层硬质合金刀具,2种类型刀具的切削力随切削参数的变化特征基本相同;随着切削时间的增加,刀具切削力变化分为4个阶段:初始磨合阶段、稳定阶段、过渡阶段和刀具磨损加剧阶段。金刚石涂层刀具切削磨合期和稳定期持续时间为未涂层刀具的3.5倍,切削力和工件表面粗糙度变化比较平稳;未涂层刀具切削平稳期持续时间很短,切削力增长趋势明显,且在切削力增长后期工件表面粗糙度达到2.5μm。 展开更多
关键词 cvd金刚石涂层刀具 天然理石 切削力 表面粗糙度
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应用CVD金刚石涂层工具研磨单晶蓝宝石 被引量:7
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作者 卢文壮 杨斌 +2 位作者 冯伟 杨旭 蔡文俊 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期540-546,共7页
通过热丝化学气相沉积(HFCVD)法制备了具有球状晶结构、棱锥形晶结构和棱柱形晶结构等3种不同表面特征的化学气相沉积(CVD)金刚石涂层工具,以提高其研磨效率。通过正交实验法研究了金刚石涂层晶粒形态、载荷、工作台转速、研磨时间等4... 通过热丝化学气相沉积(HFCVD)法制备了具有球状晶结构、棱锥形晶结构和棱柱形晶结构等3种不同表面特征的化学气相沉积(CVD)金刚石涂层工具,以提高其研磨效率。通过正交实验法研究了金刚石涂层晶粒形态、载荷、工作台转速、研磨时间等4个工艺参数对蓝宝石材料去除率和表面粗糙度的影响。结果表明:金刚石涂层的晶粒形态对材料去除率和表面粗糙度影响较大;球状晶结构金刚石涂层切向力较小,棱柱形晶结构金刚石涂层切向力较大;选择棱柱形晶CVD金刚石涂层工具研磨蓝宝石,在研磨加工参数为载荷0.15 MPa、转速100 r/min、研磨时间3 min时,其材料去除率为0.397μm/min,表面粗糙度为0.354μm。结果表明:提出的CVD金刚石涂层工具可用于进一步加工、研磨蓝宝石切片,去除其表面划痕,从而改善工件表面质量。 展开更多
关键词 化学气相沉积(cvd)金刚石涂层 研磨 蓝宝石 晶粒形态
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纳米金刚石涂层刀具高速铣削7075铝合金的工艺参数优化 被引量:3
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作者 邵伟平 张韬 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2022年第4期473-480,共8页
采用热丝CVD法制备纳米金刚石薄膜涂层刀具,利用场发射扫描电子显微镜表征薄膜的表面形貌,并用已制备的CVD金刚石涂层刀具,在无润滑干切条件下高速铣削7075铝合金工件,对其精铣工艺参数进行单因素及正交试验,探索精铣后工件的表面粗糙... 采用热丝CVD法制备纳米金刚石薄膜涂层刀具,利用场发射扫描电子显微镜表征薄膜的表面形貌,并用已制备的CVD金刚石涂层刀具,在无润滑干切条件下高速铣削7075铝合金工件,对其精铣工艺参数进行单因素及正交试验,探索精铣后工件的表面粗糙度变化规律并进行工艺参数优化。结果表明:随着主轴转速n从5000 r/min提高到8000 r/min,工件平均表面粗糙度在逐级缓慢降低;当进给速度v_(f)在1000~7000 mm/min范围内,随着v_(f)提高工件平均表面粗糙度快速增大,在v_(f)为7000 mm/min时,其值达1.790μm;当轴向切削深度a_(p)在0.1~0.4 mm范围内,随着a_(p)提高,工件平均表面粗糙度逐步增大,但a_(p)在0.2 mm之后其增大趋势变缓。对7075铝合金工件精铣表面粗糙度影响最大的是v_(f),其次为n,a_(p)的影响最弱;其精铣的最优参数组合是a_(p)=0.2 mm、v_(f)=1000 mm/min、n=8000 r/min,精铣后的表面粗糙度平均值为0.516μm。选用纳米金刚石薄膜涂层刀具精铣7075铝合金时,为得到较低的表面粗糙度,应选择高主轴转速、低进给速度、合适的轴向切削深度。 展开更多
关键词 切削加工工艺 cvd纳米金刚石薄膜涂层刀具 精加工 高速铣削 正交试验 优化组合
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铣削玻璃纤维-碳纤维芳纶纸蜂窝板的刀具磨损研究 被引量:2
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作者 于东民 刘菊东 +2 位作者 叶衔真 杨小璠 晋家伟 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2015年第7期108-112,共5页
以铣削玻璃纤维-碳纤维芳纶纸蜂窝板单因素试验条件为基础,研究切削参数对刀具磨损及加工质量的影响,分析菱齿化学气相沉淀(Chemical Vapor Deposition,CVD)金刚石薄膜涂层刀具(简称涂层刀具)的磨损机理,求出其后刀面磨损量的数学模型... 以铣削玻璃纤维-碳纤维芳纶纸蜂窝板单因素试验条件为基础,研究切削参数对刀具磨损及加工质量的影响,分析菱齿化学气相沉淀(Chemical Vapor Deposition,CVD)金刚石薄膜涂层刀具(简称涂层刀具)的磨损机理,求出其后刀面磨损量的数学模型。结果表明:在其他切削参数不变的条件下,随着主轴转速n、铣削宽度ae的增大,或工件进给速度vf的减小,刀具后刀面磨损量VB均相应增大,且对玻璃纤维的加工质量影响显著;相比于硬质合金刀具,涂层刀具后刀面磨损量小,加工质量好,其磨损形式以磨粒磨损和涂层脱落为主。最后,对试验数据进行回归分析,得到涂层刀具后刀面磨损量的数学模型。 展开更多
关键词 菱齿cvd金刚石薄膜涂层刀具 玻璃纤维-碳纤维芳纶纸蜂窝板 磨损机理 数学模型
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铣削玻璃纤维/碳纤维芳纶纸蜂窝板实验研究 被引量:1
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作者 于东民 刘菊东 +2 位作者 叶衔真 杨小璠 晋家伟 《制造技术与机床》 北大核心 2015年第1期118-121,共4页
以玻璃纤维/碳纤维芳纶纸蜂窝板铣削试验为基础,研究了3种不同刀具和不同铣削宽度对刀具磨损和工件加工质量的影响。结果表明:随着铣削宽度的增加,刀具磨损都随之增加。其中,硬质合金铣刀磨损最严重,磨损量远大于金刚石涂层刀具。在切... 以玻璃纤维/碳纤维芳纶纸蜂窝板铣削试验为基础,研究了3种不同刀具和不同铣削宽度对刀具磨损和工件加工质量的影响。结果表明:随着铣削宽度的增加,刀具磨损都随之增加。其中,硬质合金铣刀磨损最严重,磨损量远大于金刚石涂层刀具。在切削参数相同的条件下,硬质合金铣刀的切削效果最差,而人字形和菱齿CVD金刚石薄膜涂层铣刀的切削效果明显改善,前者玻璃纤维的切削效果最好,后者碳纤维的切削效果最佳。 展开更多
关键词 玻璃纤维/碳纤维芳纶纸蜂窝板 cvd金刚石薄膜涂层刀具 刀具磨损 加工质量
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