本文關(guān)鍵詞：CVD金剛石涂層工具研磨單晶藍(lán)寶石研究

  更多相關(guān)文章： CVD金剛石 涂層工具 藍(lán)寶石 研磨

【摘要】：藍(lán)寶石(α-alumina,Al2O3)具有高硬度和強(qiáng)度、可見(jiàn)光與紅外光譜的透明性、抗熱沖擊性能、電絕緣性等特性,被廣泛應(yīng)用于軍事電子、航空航天、工業(yè)生活等領(lǐng)域。但是傳統(tǒng)的藍(lán)寶石研磨方法存在加工效率低問(wèn)題,這嚴(yán)重影響了藍(lán)寶石在各領(lǐng)域的應(yīng)用�；瘜W(xué)氣相沉積(CVD)金剛石涂層工具具有表面硬度高、耐磨性好、化學(xué)性能穩(wěn)定和熱導(dǎo)率,其優(yōu)越的切削性能使其成為高效加工硬脆非金屬材料的理想工具。針對(duì)藍(lán)寶石研磨加工中存在的問(wèn)題,本文提出采用熱絲化學(xué)氣相沉積(HFCVD)法制備的不同表面形貌的CVD金剛石涂層工具,利用CVD金剛石涂層工具對(duì)藍(lán)寶石晶體進(jìn)行研磨加工,以提高藍(lán)寶石的加工效率。論文的主要工作與成果如下:(1)開(kāi)展了CVD金剛石涂層工具制備研究,研究了制備工藝參數(shù)對(duì)CVD金剛石薄膜表面形貌的影響。通過(guò)控制沉積工藝條件,在硬質(zhì)合金工具基體表面制備出了球狀、棱錐形和棱柱形三種典型表面形貌的CVD金剛石涂層。(2)從機(jī)械和化學(xué)作用對(duì)藍(lán)寶石CVD金剛石涂層工具研磨加工機(jī)理進(jìn)行研究,建立了CVD金剛石涂層工具的單顆磨粒微觀去除模型,對(duì)不同表面形貌的CVD金剛石涂層工具的材料去除率和切向力進(jìn)行了研究。采用SEM、EDS和拉曼光譜分析測(cè)試了研磨后的CVD金剛石涂層,分析了研磨過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了CVD金剛石涂層工具研磨藍(lán)寶石晶體時(shí)工藝參數(shù)對(duì)材料去除率和表面粗糙度的影響。在較高效率的工藝參數(shù)組合下得到材料去除率為2.55μm/min,表面粗糙度Ra為0.369μm。在較低的表面粗糙度工藝參數(shù)組合下獲得材料去除率為1.68μm/min,表面粗糙度Ra為0.271μm。
【關(guān)鍵詞】：CVD金剛石 涂層工具 藍(lán)寶石 研磨
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TQ164.2;TG580.68
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注釋表10-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 藍(lán)寶石的材料特性12-14
• 1.2.1 藍(lán)寶石的晶體結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.2 藍(lán)寶石的物理性質(zhì)13-14
• 1.3 藍(lán)寶石晶體研磨拋光加工的主要方法14-17
• 1.3.1 藍(lán)寶石晶體研拋加工技術(shù)14-17
• 1.3.2 固結(jié)磨料研磨藍(lán)寶石技術(shù)17
• 1.4 CVD金剛石涂層工具加工脆硬材料技術(shù)17-19
• 1.5 研究意義和研究?jī)?nèi)容19-21
• 第二章 CVD金剛石涂層工具制備研究21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 CVD金剛石的形核和生長(zhǎng)21-22
• 2.3 生長(zhǎng)參數(shù)對(duì)CVD金剛石涂層形貌影響22-29
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與檢測(cè)方法22-24
• 2.3.2 反應(yīng)氣壓的影響24-26
• 2.3.3 甲烷濃度的影響26-27
• 2.3.4 襯底溫度的影響27-29
• 2.4 CVD金剛石涂層工具制備及其表征29-33
• 2.5 小結(jié)33-34
• 第三章 藍(lán)寶石晶體CVD金剛石涂層工具研磨機(jī)理研究34-51
• 3.1 引言34
• 3.2 經(jīng)典機(jī)械作用去除模型與機(jī)理34-36
• 3.3 單顆CVD金剛石晶粒磨粒材料去除數(shù)學(xué)模型36-44
• 3.3.1 晶粒磨粒犁削深度的計(jì)算36-38
• 3.3.2 單顆晶粒磨粒材料去除率的計(jì)算38-40
• 3.3.3 材料去除率與表面粗糙度隨時(shí)間的變化40-44
• 3.4 CVD金剛石涂層工具研磨藍(lán)寶石機(jī)理研究44-50
• 3.4.1 研磨后CVD金剛石涂層工具研究44-47
• 3.4.2 CVD金剛石涂層工具摩擦磨損特性47-49
• 3.4.3 研磨過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)機(jī)理49-50
• 3.5 小結(jié)50-51
• 第四章 CVD金剛石涂層工具研磨單晶藍(lán)寶石的實(shí)驗(yàn)研究51-67
• 4.1 引言51
• 4.2 CVD金剛石涂層工具研磨藍(lán)寶石研磨效率研究51-59
• 4.2.1 檢測(cè)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)51-52
• 4.2.2 參數(shù)對(duì)材料去除率的影響52-54
• 4.2.3 參數(shù)對(duì)表面粗糙度的影響54-57
• 4.2.4 參數(shù)選擇及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)57-59
• 4.3 CVD金剛石涂層工具研磨藍(lán)寶石表面粗糙度研究59-66
• 4.3.1 金剛石涂層工具選擇與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)59-60
• 4.3.2 研磨工藝參數(shù)對(duì)材料去除率的影響60-62
• 4.3.3 研磨工藝參數(shù)對(duì)表面粗糙度的影響62-64
• 4.3.4 參數(shù)優(yōu)化及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)64-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第五章 總結(jié)與展望67-69
• 5.1 小結(jié)67-68
• 5.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 致謝74-75
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 星星;美國(guó)生產(chǎn)人造金剛石涂層新技術(shù)[J];建材工業(yè)信息;2003年11期

2 Georg Erkens;;晶體金剛石涂層[J];工具技術(shù);2006年09期

3 ;鈦合金類(lèi)金剛石涂層制造工藝[J];熱能動(dòng)力工程;2008年05期

4 馬吉平;;金剛石涂層的基本方法和應(yīng)用[J];工具技術(shù);1989年05期

5 嚴(yán)侯方;;微波等離子體沉積金剛石[J];國(guó)外金屬熱處理;1991年05期

6 吳春山;;帶金剛石涂層的刀具[J];林業(yè)機(jī)械;1993年06期

7 謝誠(chéng);金剛石涂層刀片通過(guò)試驗(yàn)[J];工具技術(shù);1994年02期

8 長(zhǎng)弓;快速金剛石涂層新技術(shù)[J];工具技術(shù);1996年06期

9 玉水;覆蓋全部基面的快速金剛石涂層[J];世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng);1997年02期

10 滿衛(wèi)東;謝鵬;汪建華;孫蕾;余學(xué)超;;甲烷濃度對(duì)批量生產(chǎn)金剛石涂層刀片的影響[J];硬質(zhì)合金;2008年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 李遠(yuǎn);汪建華;謝鵬;熊禮威;劉長(zhǎng)林;;類(lèi)金剛石涂層微型鉆頭的制備研究[A];“第十四屆全國(guó)微波能應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議”暨“2009年微波創(chuàng)造美的生活高峰論壇”論文集[C];2009年

2 唐達(dá)培;高慶;李映輝;;過(guò)渡層特性對(duì)金剛石涂層殘余應(yīng)力影響的有限元模擬[A];第六屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（10）[C];2007年

3 呂憲義;金曾孫;白亦真;鄒廣田;莊榮書(shū);吳冠之;;金剛石涂層切削刀具的制備與應(yīng)用[A];首屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1992年

4 陳明;孫方宏;簡(jiǎn)小剛;馬玉平;張志明;;硬質(zhì)合金工具晶粒度對(duì)金剛石涂層性能的影響[A];全國(guó)生產(chǎn)工程第九屆年會(huì)暨第四屆青年科技工作者學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（二）[C];2004年

5 鄧耀鋒;梁獻(xiàn)文;蘇東藝;彭繼華;;類(lèi)金剛石涂層與鋁合金間摩擦磨損行為研究[A];2013廣東材料發(fā)展論壇——戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展與新材料科技創(chuàng)新研討會(huì)論文摘要集[C];2013年

6 鄧耀鋒;蘇東藝;梁獻(xiàn)文;彭繼華;;類(lèi)金剛石涂層干切削鋁合金性能的研究[A];2013年廣東省真空學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

7 王軍軍;蒲吉斌;張廣安;王立平;;超厚類(lèi)金剛石涂層的可控制備及其性能[A];第十一屆全國(guó)摩擦學(xué)大會(huì)論文集[C];2013年

8 黃鋼;何賢昶;張志明;萬(wàn)永中;戴永兵;沈荷生;;上置偏壓熱絲CVD制備納米金剛石涂層[A];2001年納米和表面科學(xué)與技術(shù)全國(guó)會(huì)議論文摘要集[C];2001年

9 鄧福銘;劉書(shū)軍;盧學(xué)軍;;硬質(zhì)合金CVD納米金剛石涂層工具研究進(jìn)展[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 ;美國(guó)開(kāi)發(fā)出生產(chǎn)人造金剛石涂層新技術(shù)[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2002年

2 ;一項(xiàng)專(zhuān)利解決一大難題[N];經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2007年

3 季殿閔;機(jī)械加工對(duì)刀具提出新要求[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2012年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 楊仕娥;硬質(zhì)合金刀具基體上金剛石涂層的制備及其附著性能的研究[D];鄭州大學(xué);2002年

2 馬玉平;金剛石涂層工具制備及其應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2007年

3 王鴻翔;紅外窗口金剛石透波涂層沉積設(shè)備研制與涂層性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉興龍;等離子體硼氮共滲預(yù)處理對(duì)硬質(zhì)合金刀具表面金剛石涂層影響研究[D];西南科技大學(xué);2015年

2 王金龍;W18Cr4V高速鋼襯底金剛石涂層制備及其摩擦磨損試驗(yàn)研究[D];安徽建筑大學(xué);2015年

3 劉建錦;大容量熱絲金剛石涂層設(shè)備溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的仿真及試驗(yàn)研究[D];上海交通大學(xué);2015年

4 冀士哲;精密銅管硬質(zhì)合金拉拔模具金剛石涂層技術(shù)研究[D];北京交通大學(xué);2016年

5 戎臥龍;CVD金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具Ta_xC過(guò)渡層的制備及其性能研究[D];太原理工大學(xué);2016年

6 蔡文俊;CVD金剛石涂層工具研磨單晶藍(lán)寶石研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

7 梁志敏;摻硼類(lèi)金剛石涂層的制備及結(jié)合強(qiáng)度研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2015年

8 邊留進(jìn);CVD金剛石涂層異型拉拔模具的參數(shù)優(yōu)化仿真與制備應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2013年

9 黃自強(qiáng);制備CVD金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具中間層的研究[D];大連理工大學(xué);2012年

10 彭廣盼;CVD金剛石涂層鉆頭加工鉬圓孔技術(shù)的研究[D];江南大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：1005482