鋸切天然金剛石可以獲得表面質(zhì)量很好的金剛石切割面,因此仍然被廣泛應(yīng)用。但切割質(zhì)量很大程度上受到切割工藝的影響,而當(dāng)今鋸切工藝還不夠完整,相關(guān)的鋸切機(jī)理以及鋸切因素對(duì)切割面表面質(zhì)量的影響還不夠明確。并且鋸切后的金剛石表面經(jīng)常出現(xiàn)一些缺陷,這嚴(yán)重影響了金剛石切割面的表面質(zhì)量。目前對(duì)于金剛石切割的研究主要側(cè)重于切割方法以及不同加工方法對(duì)切割面表面質(zhì)量的影響,但關(guān)于切割工藝對(duì)表面質(zhì)量的影響以及切割面缺陷抑制等方面的研究相對(duì)較少。因此對(duì)鋸切工藝、缺陷表面的成因及抑制方法進(jìn)行研究,這對(duì)于金剛石行業(yè)的發(fā)展就顯得尤為重要。本文首先分析了天然金剛石材料的去除機(jī)理,根據(jù)材料去除機(jī)理對(duì)鋸切工藝進(jìn)行了補(bǔ)充和拓展,并深入研究了鋸切工藝對(duì)金剛石切割面表面質(zhì)量的影響。隨后,結(jié)合材料去除機(jī)理和工藝研究對(duì)正八面體金剛石進(jìn)行了變參數(shù)鋸切實(shí)驗(yàn),獲得了帶有表面缺陷的金剛石切割面。利用相關(guān)設(shè)備對(duì)金剛石切割面進(jìn)行檢測(cè),獲得了切割面的粗糙度情況,得知了金剛石切割面有部分金剛石轉(zhuǎn)變成了碳的同素異形體,并確定了缺陷的類型,即刀紋和崩角。針對(duì)金剛石切割面的不同缺陷,從鋸切工藝和切割裝置兩方面對(duì)其成因進(jìn)行了深入研究。結(jié)果表明除鋸切工藝外,... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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金剛石的應(yīng)用天然金剛石的切割是其加工過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，切割面加工質(zhì)量的好

第1章緒論2割面質(zhì)量的好壞，很大程度上依賴工人的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)機(jī)器操作的熟練程度，缺乏一套完善的理論與鋸切工藝來(lái)指導(dǎo)工人的切割工作。其次，鋸切金剛石表面也會(huì)存在一定的缺陷，如刀紋和崩角等。但是對(duì)于這些缺陷的成因以及如何抑制缺陷的產(chǎn)生，相關(guān)研究還非常少。所以，本文對(duì)現(xiàn)有鋸切工藝進(jìn)行總結(jié)和完善，加入相關(guān)鋸切因素對(duì)鋸切加工過(guò)程以及切割面表面質(zhì)量的影響。再對(duì)缺陷的成因從鋸切理論和工藝流程兩方面進(jìn)行分析，根據(jù)缺陷成因的分析結(jié)果，提出了相應(yīng)的缺陷抑制和解決辦法，最終有效的抑制了缺陷的產(chǎn)生，得到了表面質(zhì)量很好的天然金剛石切割面。這對(duì)于金剛石后續(xù)的加工以及金剛石的應(yīng)用具有重要意義和價(jià)值。1.2金剛石切割技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1金剛石材料特性的研究現(xiàn)狀天然金剛石是面心立方結(jié)構(gòu)的原子晶體，其晶體結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。在其晶體結(jié)構(gòu)中，碳原子在四面體的頂角和中心位置，對(duì)稱性非常強(qiáng)，這種晶體結(jié)構(gòu)中的C-C共價(jià)鍵很強(qiáng)，沒(méi)有自由移動(dòng)的電子，所以導(dǎo)致了金剛石硬度大、熔點(diǎn)高、不導(dǎo)電等特點(diǎn)。圖1.2金剛石的晶體結(jié)構(gòu)金剛石屬于立方晶系，常見(jiàn)的多為8面體和12面體金剛石。金剛石的晶格常數(shù)為0.356683nm，碳原子間的最小距離為0.15445nm，每個(gè)晶胞由8個(gè)碳原子構(gòu)成，碳原子的位置分別為（000），（1/21/20）,（01/21/2）,（1/201/2）,(1/41/41/4),(3/43/41/4),(1/43/43/4),(3/41/43/4)。通常情況下，金剛石的密度為3.51524g.cm-3。在有催化劑的情況下，當(dāng)加熱到900k左右的溫度時(shí)，金剛石開(kāi)始石墨化，如果是在惰性氣體環(huán)境下，則需要加熱到1800k，金剛石才會(huì)發(fā)生石墨化。金剛石是一種典型的各向異性材料，它的彈性模量在不同的晶面上是不同的，它的數(shù)值在1050-1207GPa之間

鏌園??逍?式存在的，并且有三種以上的空間排列模式，如圖1.4所示，包裹體的存在會(huì)影響金剛石的物理和化學(xué)性質(zhì)。李和勝[19]等人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在機(jī)械加工應(yīng)用時(shí)，金剛石有時(shí)會(huì)處于高溫環(huán)境，若包裹體的膨脹系數(shù)比金剛石大，當(dāng)體系受熱膨脹時(shí)，包裹體會(huì)擠壓附近的金剛石，輕則產(chǎn)生應(yīng)變，重則產(chǎn)生大量裂隙，使金剛石破碎。除了這些雜質(zhì)缺陷，金剛石還具有很強(qiáng)的各向異性。李增強(qiáng)[20]等人認(rèn)為，金剛石的各向異性使其各個(gè)晶面的性能不同，所以各個(gè)晶面的機(jī)械加工特性也不同，因此有金剛石“好磨”“難磨”之分。a)b)圖1.4X射線掃描得到的金剛石內(nèi)部不同形態(tài)的雜質(zhì)圖a)金剛石內(nèi)部雜質(zhì)b)金剛石內(nèi)部雜質(zhì)經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，金剛石的這些材料特性對(duì)于金剛石本身的一些物理和化學(xué)有很大的影響，不僅如此這些材料特性對(duì)于金剛石后續(xù)的加工也有很大的影響。由于天然金剛石很高的強(qiáng)度硬度以及穩(wěn)定的sp3雜化共價(jià)鍵連接，使其具有很高的耐磨性，因此金剛石的研磨和鋸切效率都比較低。另外由于天然金剛石具有很強(qiáng)


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