一、爆炸人造金刚石部分使用效果（论文文献综述）
崔仲鸣[1]（2021）在《砂轮修整技术的发展》文中认为河南工业大学机电学院磨削团队成立于2004年,一直致力于磨削加工和磨料磨具制造技术领域的研究,是学校的优势学科方向。2018年依托机电学院建立了河南省超硬磨料磨削装备重点实验室。目前团队有12人,主要研究方向:砂轮修整技术、磨削工艺理论、精密超硬磨料工具制造和金刚石修整滚轮制造及应用技术等。近5年来获得国家自然基金重点项目1项、面上项目4项、青年基金3项,发表相关论文120余篇。团队成果金刚石约束形面超硬磨料砂轮修整技术、挤磨削技术、精密金刚石工具制造技术和高精度复杂形面金刚石修整滚轮制造应用技术等在制造行业中得到了广泛的应用。
李石才[2]（2021）在《硬质合金表面镍-金刚石涂层的电化学沉积工艺及性能研究》文中指出硬质合金刀具拥有良好的综合性能,它能够满足不同行业的需求。三孔硬质合金刀片是现代工业生产中常使用到的刀具,经常被用来分切各种塑料薄膜、纸张、布匹、金属板等。但随着新材料、新工艺的出现,工业生产对硬质合金刀具又提出了更高的要求。因此,硬质合金表面再制造技术急待取得新的突破。电沉积作为一种成熟、低沉本的工艺,在现代工业制品中仍占据较大比重。本文以硬质合金刀片为研究基体,探究一种在其表面电化学沉积镍基纳米金刚石涂层的新工艺,在保证镀层结合力的同时尽可能提高其表面硬度和镀层的耐磨性能。硬质合金表面不同于普通钢材,因其制作工艺的特点,刀片基体内含有大量微孔,微孔内含有杂质、润滑油、离子等,导致电沉积时出现结合力差,甚至施镀困难的现象,因此需要针对其粉末冶金的特点去制定特殊的表面预处理方案。本文通过将硬质合金基体在酸碱溶液中浸泡,利用划痕仪确定了适合三孔硬质合金刀片的预处理流程。为保证纳米级金刚石在镀液中的均匀分散,实验选用了多种分散剂去验证其分散效果,利用粒径分布测试仪测量金刚石悬浮液的粒径分布,最终确定了分散剂的选用及其使用浓度。涂层制备时采用单一因素分析分别研究金刚石和分散剂两者添加量对镀层硬度和表面形貌的影响规律,再利用正交试验确定了分散剂和金刚石的使用配比,通过优选后的数据制备镍基纳米金刚石镀层和纯镍镀层,最后在转盘式摩擦磨损试验机上以相同的载荷旋转10min,通过金相显微镜的目镜刻度观察磨痕的宽度。正交实验中以硬度为主要评价标准,排列出三因素三水平共计九组实验,通过使用spass软件对正交试验数据分析,优化出最优的实验数据。摩擦磨损实验不仅获得了涂层的摩擦系数,还可以分析磨痕的宽度和磨损形式,充分判别金刚石复合镀层的耐磨能力。实验结果表明,合适的硬质合金预处理流程不仅增加镀层与基体的结合力,而且解决了硬质合金刀片在制备镍基纳米金刚石时不易沉积的问题,其中混酸处理10s,Murakam溶液处理25min时硬质合金不仅表面粗糙度由430nm增加到487nm,而且划痕形貌显示其结合力最好;仅仅采用Murakam溶液刻蚀15min之内时,镀层结合力也由23.44N逐渐增加到122.23N。在金刚石浓度为0.5g/L、金刚石粒径为50nm悬浮液中,当分散剂5040添加浓度为4g/L时,金刚石粒径分布为64nm,而未添加分散剂粒径分布为372nm,且分散剂5040浓度为1g/L时金刚石粒径分布达到44nm,分散剂的选用降低了镀液中金刚石的团聚现象。同时,在电沉积过程中发现,分散剂5040的加入使镀层中金刚石粒径团聚现象大大降低。正交实验数据显示,复合镀层的硬度与金刚石粒径大小呈正比,与分散剂浓度大小呈反比,正交优化后的参数是金刚石粒径250nm、金刚石添加量4g/L、分散剂添加量0.5g/L,正交试验后硬度可以达到860HV,较纯镍镀层500HV有极大地提高。摩擦磨损实验表明金刚石颗粒的加入,镀层的表面摩擦系数由纯镍的0.2487降低为0.1794,磨痕宽度也从0.44mm降低为0.4mm,镀层耐磨性能得到一定提升。
张薇薇[3]（2021）在《薄壁易碎件内撑式上料机械手结构设计与抓取接触特性研究》文中研究说明由于脆性材料抗冲击能力和抵抗动载荷的能力较差,且抗拉能力远低于抗压能力,因此实际生产过程中非常容易破碎。人造金刚石的合成原料叶蜡石块和叶蜡石环,都是易碎件,并且生产过程伴随着高强度、重粉尘污染的工作环境。实现生产过程的机械化和自动化能够提高生产效率。为了解决脆性材料生产中存在的难题,实现自动化和智能化生产,本文设计了一种内撑式抓取的机械手构型,并对手指结构进行优化分析,探讨了不同刚度匹配的手指骨构型与易碎件接触碰撞规律,具体研究内容如下:本文首先通过分析叶蜡石生产原料的形状、材料特性和有效工作空间等方面的因素,提出了具有指掌协同特征的机械手构型,设计了适用于薄壁脆性材料的内撑式上下料机械手整体系统。然后,在机械手整体构型基础上,对采用等速推送气缸、等压推送气缸、伺服电动推杆为驱动模式的三类机械手结构及相应的控制系统进行了对比分析,并给出了三种驱动结构的适应场合。为了探索机械手的最优构型以及运动参数,减小机械手手爪抓取工件的冲击速度,以设计的机械手结构参数关系为基础,连杆参数为变量,以不降低手爪整体运动的平均速度而降低手爪接触点的冲击速度为目标,建立优化模型,采用遗传算法进行寻优计算。通过对机械手结构参数进行优化,减小了手指指尖接触易碎件的冲击速度,降低了机械手抓取易碎件过程中脆性材料破碎的概率,并提高了作业可靠性。为了寻找适应于薄壁易碎件的内撑式抓取机械手手指骨构型和刚度匹配模型,探索抓取过程的接触-碰撞规律,设计了软性手指与刚性手指结合的手指指端结构,建立了刚性手指体与软性手指体的不同“肌骨”搭建构型,并研究和分析了不同构型的接触刚度变化规律。采用Hypermesh等软件集成建模的方法,建立了机械手指端零部件有限元模型,通过LS-propost软件对有限元模型施加相应的约束、载荷、接触类型等,并进行后处理,计算得到环形易碎件接触碰撞过程中的应力、应变云图,并以此为基础,设计和优化手指骨搭配模型。为了验证机械手系统的实际工作性能,开发并搭建了机械手系统的实验平台,设计了控制系统的总体方案,并对各个控制模块的硬件型号进行分析和选择。通过trio控制卡对运动模块进行设计和编程,并开展其运动特性实验研究,证明了薄壁易碎件内撑式上下料机械手整体结构方案和设计参数的合理性。本课题的研究成果将为薄壁易碎件上下料柔性机械手的设计提供新构型,对新理论与方法进行了探讨与实践,为推动生产过程中对薄壁易碎件作业的自动化和智能化提供基础。
范赛飞[4]（2021）在《聚晶金刚石复合片上金刚石膜的生长行为与保护作用》文中指出聚晶金刚石复合片（Polycrystalline Diamond Compact,PDC）作为成熟的超硬材料已被广泛用于精密加工工具制造,地质钻探,石油天然气开采等行业,通常是将金刚石微粉在高温高压条件下烧结在WC-Co硬质合金基体表面上制备而成,兼有金刚石的超高硬度、耐磨性与硬质合金的抗冲击断裂韧性与可焊接性。高温高压合成时,流体钴向金刚石微粉层的渗透形成了具有金刚石骨架-钴结构的聚晶金刚石层,而钴在高温下对金刚石的强烈石墨催化作用以及两种材料之间的热失配使得PDC在恶劣复杂的井下钻探工作时易遭受热磨损和冲击损坏。通常通过脱钴预处理来减少高温下钴对金刚石的损坏,但作为粘结剂的钴被除去之后会使金刚石骨架的空隙暴露出来并且造成机械性能降低。金刚石薄膜作为具备超硬且耐磨优异性质的表面保护材料,将一层无钴且致密的金刚石膜沉积在PDC表面可进一步减少其表面孔隙、阻挡钴的扩散,从而提高其耐磨性、延长使用寿命,但很少有人系统研究过金刚石薄膜在PDC衬底上的生长行为以及表面性能增强的作用。本论文使用HFCVD技术,通过探索外延生长条件,在PDC上沉积了一层多晶金刚石薄膜,该金刚石薄膜可在严苛的切削工作条件下依然牢固附着在PDC表面,并起到表面增强的作用。系统研究了沉积参数（例如衬底温度,甲烷浓度,乙醇/甲烷流量比,沉积压力和氢气流量）对薄膜生长行为的影响,包括晶体形态,沉积速率,结晶质量,以及PDC表面金刚石薄膜的生长方式,并做出了统一的理论解释。使用了扫描电子显微镜（SEM）、拉曼（Raman）光谱来表征金刚石膜的形貌与性质,除此之外,还使用荧光探伤检测、立式车床（VTL）测试检测了具有不同脱钴预处理时间与沉积时间的金刚石薄膜对于PDC表面增强的耐磨性测试。结果显示,在较低的衬底温度,高甲烷浓度,高气压和小氢气流量的沉积条件下,金刚石晶粒表面会产生大量的二次成核和多重孪晶,同时具有相对较大的生长参数α。在这种情况下,沉积的薄膜和PDC衬底松散地结合在一起,附着力相对较差,这在磨削时容易引起薄膜边缘碎裂和脱落分层,并且不适用于PDC的表面性能增强。而在较高的衬底温度（不超过PDC最高耐受温度）,较低的甲烷浓度,低气压和大氢气流量的沉积条件下,晶粒呈现出晶面平坦边缘锐利的形貌,生长参数α也相对较小,此时薄膜以外延方式从聚晶层生长起来,并且与PDC结合紧密,无裂纹和分层产生。在综合了PDC的完整性、薄膜的附着力与结晶质量等因素,总结了最适于PDC上CVD的外延条件并进行了耐磨性测试测试。测试发现,从PDC去除的钴越多,在相同的沉积时间下薄膜产生的裂纹越少热稳定性更强;而更长的沉积时间将会加剧薄膜中或聚晶金刚石层与WC-Co硬质合金层之间的裂纹的形成。经过21天脱钴预处理后,用优化的外延条件在PDC上沉积16小时的金刚石膜可以在严苛的VTL测试下牢固的附着在PDC上,具有极佳的附着力,并且可以提高PDC的耐磨性。
廖明俊[5]（2021）在《微结构表面上气液相变换热的分子动力学研究》文中研究表明近年来,航天热控、新能源利用、相变储能和强化传热等领域对冷凝和沸腾传热特性提出了新的需求和挑战,特别是随着新材料和微纳加工技术的发展,围绕微尺度下流体换热特性的研究受到越来越多的关注。然而伴随流体尺度的降低,影响流体运动及换热的机理发生显着改变,产生了诸多新现象、新规律和新机理,有待深入研究。由于分子动力学方法能够从分子层面上研究粒子间的复杂相互作用,逐渐成为了微尺度下流体换热及相变的主要研究方法。因此,本文利用分子动力学模拟方法,首先构建了纳米结构表面,对该表面上的爆炸沸腾现象进行深入分析,旨在揭示微尺度下润湿性和液膜厚度对爆炸沸腾起始温度的影响规律;进一步构建带有疏水涂层的亲水纳米柱结构表面,探索涂层及纳米柱参数对爆炸沸腾现象的影响机制。另外,在纳米结构表面制备的基础上,研究不同结构参数对冷凝换热特性的影响规律;根据强化冷凝换热效率的合理表面设计形式,进行混合润湿超疏水表面上的液滴合并诱导弹跳现象研究,深入分析条纹宽度,接触角和两个液滴中心的相对位置对弹跳速度的影响,以寻求提高弹跳速度的方法,并为强化冷凝换热提供理论支持。在平表面和纳米结构表面上进行爆炸沸腾现象的研究,通过对不同表面润湿性和液膜厚度下爆炸沸腾起始温度（Ts）的统计,发现在两种润湿性平表面上,Ts均随液膜厚度的增加而减小。然而,两种润湿性表面上的Ts的下降速率存在明显差异,在相同液膜厚度下,两种表面起始温度的差值ΔTs呈减小趋势。纳米结构表面上的所有Ts值均低于相同液膜厚度的平表面上的Ts值,这是由于纳米结构的存在增强了液膜与表面之间的传热。此外,随着液膜厚度的增加,Ts在亲水和疏水纳米结构表面上均呈现下降的趋势。当液膜厚度超过6nm时,亲水纳米结构表面上的Ts值均高于疏水表面上的Ts值,这与平表面的变化规律是完全相反的,其原因为与平表面相比,两种润湿性表面上的液膜温度上升速率呈现相反的趋势。构建了带有疏水涂层的亲水纳米柱结构表面,研究了两种不同厚度液膜在三种涂层厚度及两种柱宽下的爆炸沸腾行为,证明了涂层厚度、柱宽度和液膜厚度都会影响爆炸沸腾的起始温度。研究发现与纯亲水表面相比,混合润湿纳米结构可以降低起始温度,且随着疏水涂层厚度的增加,两种柱宽和液膜厚度情况下的爆炸沸腾起始温度均降低。模拟结果还表明,当液膜厚度和涂层厚度都相同时,较大柱宽的混合润湿表面的爆炸沸腾起始温度小于较小柱宽的混合润湿表面;当疏水涂层厚度和柱宽相同时,液膜越厚,液膜内的温度梯度越大,越有利于触发气泡成核,使得爆炸沸腾的起始温度随液膜厚度的增加而降低。构建了亲水及疏水纳米结构表面,研究了两种表面上的冷凝现象。在亲水纳米结构表面上的冷凝结果表明,较大的凹槽宽度和高度增加了冷凝面积,从而导致更多的液态原子数以及更快速的温度响应。随着凹槽高度和宽度的增加,势能达到稳定的时间更长。对于冷凝换热来说,当凹槽的宽度较小时,凹槽高度的改变,影响较小,然而当凹槽宽度较大时,高度的改变就表现出对热流密度有较大影响。进一步研究发现,当表面变得疏水时,表面上液态原子的最终数目均小于亲水表面的最终数目,且随着凹槽宽度的增大,较小高度的凹槽与较大高度的凹槽的差异越来越明显。势能随凹槽高度的增加而减小,这与亲水表面的势能变化的趋势是完全相反的。另外一个最明显的区别是凹槽高度成为一个重要的影响因素,在高度较大时不会出现冷凝。模拟研究了混合润湿超疏水表面上的液滴合并诱导弹跳现象。深入分析了条纹宽度,接触角和两个液滴中心的相对位置对弹跳速度的影响。结果表明,在混合润湿超疏水表面上的弹跳速度可以超过接触角为180°的理想表面上的极限速度。条纹宽度越大,弹跳速度越高;两种润湿性差异越小,弹跳速度越低;当较亲水条纹宽度固定时,弹跳速度将会随另一条纹宽度的增加而增加,这与固定较亲水条纹宽度而改变另一条纹宽度的速度趋势相反。
周雯雯[6]（2021）在《单颗磨粒划擦碳化硅陶瓷基复合材料划擦力及表面损伤研究》文中研究表明SiCf/SiC陶瓷基复合材料具有密度小、耐高温、抗冲击和抗氧化能力突出等优点,成为了最具潜力的热结构材料,已应用于航空发动机、核反应堆和单晶炉等高端装备的核心构件。但其制造过程成本高、效率低且表面易损伤,严重制约了SiCf/SiC陶瓷基复合材料的普及应用,且该类材料国内外精密磨削研究仍处于初步阶段。由于该陶瓷基复合材料的强度不均匀性和各向异性,对其高效、低损伤的精密磨削加工技术提出了更高要求。SiCf/SiC陶瓷基复合材料的精密磨削是材料结构和力学特性、砂轮结构、磨削工艺及其应力应变场等要素相互交织作用的成形成性制造过程。针对SiCf/SiC陶瓷基复合材料磨削材料损伤机理的缺失问题,本文采用实验研究和仿真分析相结合的方法,对单颗磨粒划擦SiCf/SiC陶瓷基复合材料的划擦力和表面/亚表面材料损伤进行了研究。电镀制备了单颗金刚石磨粒,基于平面磨床设计搭建了单颗金刚石磨粒划擦实验平台,开展了SiCf/SiC陶瓷基复合材料的横向和纵向划擦实验,实时测量了与切削深度、磨粒形状和纤维取向相关的划擦力并验证了划擦力模型。定性分析了划擦后的复材表面形貌特征,明晰了SiCf/SiC陶瓷基复合材料的主要损伤形式并提出了降低材料损伤的方法,基于SPH法对单颗磨粒划擦进行了仿真模拟,验证了实验结果。本文的主要研究内容和创新点如下:（1）从单颗金刚石磨粒磨削运动过程入手,分析了陶瓷基复合材料的磨削去除过程中不同阶段特征,得到了最大未变形切屑厚度与磨削工艺参数的关系,对磨削力进行了正交分解,进一步推导了磨削力与磨削工艺参数关系,理论模型将进一步指导实验和有限元仿真。（2）研究了SiCf纤维-SiC基体的涂层界面结合机制,明晰了SiCf/SiC陶瓷基复合材料的表/亚表面损伤形式。分析得出,随着载荷的增大,SiCf纤维出现微观裂纹的产生及扩展,径向裂纹导致SiCf/SiC陶瓷基复合材料出现断裂现象,而横向裂纹扩展是材料去除形成切屑的主要原因。（3）为研究SiCf/SiC陶瓷基复合材料的磨削损伤机理,前期对金刚石磨粒进行了电镀制备准备,优化得出#35/40金刚石磨粒的电镀参数。搭建了试验平台开展单颗磨粒划擦试验,测量了划擦力并观察其表面损伤形式,研究了磨粒形状、划痕深度和SiCf取向对复合材料磨削机理的影响。试验结果表明,SiCf/SiC陶瓷基复合材料的划擦损伤形式主要有基体崩碎、纤维裂纹、断裂和拔出等。在SiCf/SiC陶瓷基复合材料划擦过程中,尖锐状磨粒的划擦力更小,且整条划痕的表面损伤范围较扁平状磨粒的小。用扁平状磨粒划擦但纤维取向γ=0°时,划痕形貌中纤维断裂、纤维拔出等损伤形式出现较少。（4）结合SiCf/SiC陶瓷基复合材料的组分和结构,分别以SiC基体、SiCf纤维和SiC-SiCf界面构建单一组分材料模型,建立了单颗金刚石磨粒划擦SiCf/SiC陶瓷基复合材料的SPH仿真模型。仿真结果显示,划擦力随着划擦深度的增大而增大,在0°和90°纤维取向上,划擦力仿真结果中存在一定的差异。相同划擦深度下,90°纤维出现的径向裂纹扩展更为严重。单颗磨粒划擦SPH有限元仿真的结果与单颗磨粒划擦实验定性地描述了SiCf/SiC陶瓷基复合材料的磨削机理和损伤机理较吻合。
王旭磊[7]（2021）在《液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料及性能研究》文中指出金刚石/碳化硅复合材料具有热导率高、热膨胀系数低、半导体性能优异和密度低等优异的综合性能,适用于电子封装材料。本文针对无压渗硅制备金刚石/碳化硅复合材料尺寸不稳定和金刚石易石墨化等不足,重点对气相硅渗透和液相硅熔渗工艺进行优化,探究了复合材料多孔坯体的裂解特性,研究了金刚石含量和表面镀覆碳化硅对复合材料组织结构、热物理性能以及力学性能的影响,揭示了无压硅熔渗的过程机理和复合材料致密化机理。通过课题研究,解决了样品尺寸不稳定和金刚石易石墨化的难题,为复合材料在电子封装领域的应用奠定了基础,主要研究结果如下:（1）研究了金刚石/碳化硅复合材料多孔坯体的组织结构和物理性能,分析了坯体裂解纳米线的生长机理。结果表明:复合材料多孔坯体热解的过程中生成了 3C-SiC轴纳米线,直径约为15～35 nm。酚醛树脂裂解生成的多孔聚并苯和裂解气氛中残留的氧气促进了碳化硅的形成和纳米线的定向生长。金刚石颗粒间纳米线减小了多孔坯体的中值孔径,多孔聚并苯增加了多孔坯体的孔隙率,有利于后续硅熔渗致密化多孔坯体。（2）开展了气相硅渗透和液相硅熔渗的工艺优化研究。通过模具设计和工艺参数优化,气相硅渗透制备了金刚石/碳化硅复合材料,样品热导率为532.7 W/（m·K）,热膨胀系数为2.58ppm/K,密度为3.18 g/cm3。液相硅熔渗的模具设计和新型硅渗料的开发保证了样品的表面质量和尺寸稳定性,为近净成形奠定了基础。对比气相硅渗透,液相硅熔渗具有工艺稳定和样品尺寸可控等优点。液相硅熔渗制备的样品热导率为600.4 W/（m·K）,热膨胀系数为3.28 ppm/K,密度为3.23 g/cm3,相对密度达到99%以上。液相硅熔渗有效的控制了金刚石的石墨化程度,提高了复合材料的热导率。（3）研究了复合材料的组织结构以及无压硅熔渗的过程机理和复合材料致密化机理。结果表明:复合材料微观组织分布均匀,金刚石没有发生石墨化转变。金刚石表面侵蚀区存在纳米碳化硅。不同碳硅比影响碳化硅的形貌。液相硅熔渗制备复合材料的过程包含“气-液”混合渗。揭示了复合材料致密化机理可以分为三部分:1、金刚石表面的硅碳反应;2、碳化硅纳米线的形成;3、硅毛细作用填充。金刚石表面腐蚀区域存在纳米碳化硅相,与金刚石具有一定的取向关系。（4）研究了金刚石含量和表面改性对复合材料热物理性能的影响。结果表明:随着金刚石含量的增加,复合材料的热导率先增加后降低。当金刚石体积分数为60%时,复合材料的热导率达到最大值,镀碳化硅金刚石/碳化硅复合材料的热导率为545.9 W/（m·K）,未镀覆金刚石增强复合材料的热导率为581.8W/（m·K）。液相硅熔渗制备的复合材料中碳化硅三维网状结构形成了热传导的优先路径,复合材料热导率实验值略高于H-J模型和DEM模型预测值。复合材料热膨胀系数随温度升高逐渐增大,测试温度范围内,复合材料的热膨胀系数为1.0～3.25 ppm/K,能很好的与硅材料相匹配。复合材料热膨胀系数实验值与Kerner模型的上限值接近。（5）研究了金刚石含量和表面改性对复合材料弯曲强度的影响,对比分析了典型复合材料的性能优劣。金刚石镀覆改性后复合材料的弯曲强度提高了16.9%（Dia.60 vol.%）。当增强相含量为60 vol.%时,金刚石/碳化硅复合材料的弯曲强度达到了 407.56 MPa,是球形石墨/铜复合材料的1.24倍,是金刚石/铜复合材料的2.37倍。液相硅熔渗制备的金刚石/碳化硅复合材料弯曲强度均在200 MPa以上,能满足电子封装材料对弯曲强度的要求。建立了液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料的工艺路线,液相硅熔渗具有设备要求低、易于控制、稳定性好和成本低等优点,能够制备性能优异的金刚石/碳化硅复合材料,具有优异性能的金刚石/碳化硅复合材料适用于电子封装材料。
蔡立超[8]（2021）在《优质粗颗粒立方氮化硼单晶的合成工艺与机理研究》文中研究说明立方氮化硼（Cubic Boron Nitride,简称c-BN）单晶的硬度仅次于金刚石单晶,具有良好的热稳定和抗氧化性能,并在黑色金属、高温合金和冷硬铸铁等难加工材料方面表现出优异的加工性能。优质粗颗粒c-BN单晶的应用价值更高。但是由于合成工艺研究不透彻和合成机理不明确,≥50目的优质粗颗粒c-BN单晶的制备仍较为困难。在工业上合成c-BN单晶最常用的方法是高温高压触媒法,采用的原料为六方氮化硼（Hexagonal Boron Nitride,简称h-BN）。探索c-BN单晶/触媒层界面物相的高温高压反应机理对合成优质粗颗粒c-BN单晶具有重要的理论指导意义。本文在国产六面顶合成压机上系统进行了 c-BN单晶的高温高压合成实验研究,批量获得了≥50目的优质粗颗粒c-BN单晶,并基于Li3N+h-BN体系对优质粗颗粒c-BN单晶合成机理进行了物理表征和理论计算,为工业化生产奠定了坚实的应用基础。本文利用扫描电镜和原子力显微镜观察了 c-BN单晶/触媒层的组织形貌;利用X射线衍射分析了 c-BN单晶外围触媒层中的物相组成;利用高分辨透射电镜分析了触媒层的微区形貌及物相;使用俄歇电子能谱分析了触媒层中B、N原子的电子结构及其分布规律;利用第一性原理计算了 h-BN/c-BN的相变共存点和Li3BN2的相变点,并计算了各相的表面能。综合物理表征和理论计算结果,揭示了优质粗颗粒c-BN单晶的合成机理。基于前期的工艺实验和机理研究,对原材料的指标进行了进一步优化,有效控制了高温高压的触媒组织,采用新的优化合成工艺批量合成出了≥50目的优质粗颗粒c-BN单晶。通过不同触媒体系的对比实验结果表明,Li3N+h-BN体系合成出的c-BN单晶转化率最高,单晶颗粒的粒度最粗,晶体形状相对最好。因此,Li3N+h-BN体系最适于合成优质粗颗粒c-BN单晶。基于Ca3N2+h-BN体系合成出的c-BN单晶,产量和转化率较低,粒度较细,晶体表面存在结晶缺陷。采用Mg3N2+h-BN体系合成出的c-BN单晶,产量和转化率最低,粒度最细,晶体生长不完善。本文通过优化对比实验研究,确定选择Li3N+h-BN体系作为重点研究对象,针对优质粗颗粒c-BN单晶的合成工艺开展了进一步的优化实验研究。通过对Li3N+h-BN体系进行系统的综合实验,确定出优化的合成工艺为:粒度为140/200目的Li3N作为触媒（Li3N添加量为10wt%）,100/120目的c-BN微粉作为籽晶（籽晶添加量为4wt%）,余量为h-BN;按照缓慢升压、功率平稳分布以及15min加热时间的高温高压合成工艺曲线（其中合成功率为4890W,合成压力为95MPa）,合成出的30/50目c-BN单晶占比可达56.8%。c-BN单晶的晶体完整度高、晶面平整、结晶质量好。合成出的优质粗颗粒c-BN单晶的强韧性测试结果表明,其静压强度可达48N,冲击韧性可达49%,强韧性指标均超过国家标准。根据“淬火”后的c-BN单晶及其触媒层表征分析结果能够发现,针对优质的粗颗粒c-BN单晶而言,其裸露面主要是（110）晶面,有些单晶的表面会呈现出多种形态特征,包括杂质颗粒、片层结构、三角孔洞以及大台阶结构。c-BN单晶的生长主要有二维形核生长及螺型位错生长方式。在触媒层样品当中所具备的物相结构包括h-BN、Li3BN2以及c-BN等,此外还有小部分杂质,没有观察到Li3N。通过针对不同触媒层微区进行观察可知,触媒层中存在结晶度较好的h-BN结构、结晶度较差的立方相BN结构、无定型态的BN结构以及无定型态BN结构中的纳米级立方BN结构。对比触媒层各层的AES（俄歇电子能谱）图谱可知,触媒层各层当中的AES图谱都会有B、N原子之下的sp2与sp3杂化态谱峰。而触媒层里面的B、N原子对应sp3杂化态之峰强会呈现出由外至内依次加强的特征,至于B、N原子对应的sp2杂化态之峰强则是呈现出由外至内依次趋弱的特征。据此能够确定,触媒层自外至内,立方相BN结构的含量越来越多。采用基于利用第一性原理的计算方法对触媒层中的主要物相进行了热力学计算。相图结果显示,h-BN转化成c-BN之相变共存点对应位置的温度与压强都比会Li3BN2出现相变的位置低。Li3BN2在整个合成过程中会稳定存在。c-BN的（110）晶面具有最低的表面能,因而优质粗颗粒c-BN单晶的裸露面应以（110）面为主,这也与形貌观察的结果相吻合。Li3BN2的（100）晶面具有最高的表面能,能够成为体系中其它相的微小基元聚集的基底。结合物理表征和理论计算结果,可以为分析优质粗颗粒c-BN单晶的生长机理和Li3BN2在高温高压下促进h-BN向c-BN转变的理论模型提供重要的实验依据及理论支撑。熔融态Li3BN2的（BN2）3-和Li+会破坏h-BN层与层之间的范德华键,使h-BN分解为更小的BN团簇,这些BN团簇具有低聚合度。Li+通过得失一个电子的方式,使B、N原子间之间实现电子转移,使BN团簇转变为具有sp3杂化态的c-BN生长单元。在Li3BN2的作用下,h-BN不断转变成c-BN生长单元,并向籽晶表面不断堆积,促使晶体持续生长。Li3BN2的（100）面有利于c-BN生长基元的聚集,加快生长基元向籽晶表面堆积的速度。基于c-BN单晶的合成机理分析,粒度更细的h-BN与触媒的接触面积更大而且被分解为BN团簇的速度更快,更适合用于优质粗颗粒c-BN单晶合成。将原材料h-BN的粒度细化,粒度中位径D50由7～9μm调整为2～4μm,并按照进一步优化的合成工艺进行了 c-BN单晶的高温高压合成实验,批量得到了强度指标更好的粗颗粒c-BN单晶。c-BN单晶静压强度达到50N,冲击韧性达到51.5%。表征结果表明,c-BN单晶外围管状触媒组织与前期实验得到的管状触媒组织基本相同,实现了触媒组织的有效控制和得到了新的优化合成工艺,为优质粗颗粒c-BN单晶的工业化生产提供了重要的实验基础和理论依据。
李胜华[9]（2021）在《球弧式超高压模具设计与数值分析》文中研究说明两面顶模具由于具有较为稳定的高压环境、保压能力强等特性,因此在高品质人造金刚石和立方氮化硼的制造上具有特殊优势。随着科学研究的不断深入和工业生产水平的提高,现在迫切需要一种同时具有超高极限压力和较大腔体容积的超高压模具,但是随后带来的是大尺寸压缸和钢制支撑环难于制造加工等难题。为解决上述问题,本文对传统两面顶的模具压缸进行几何结构的改进,使其具有高承压能力以及较大腔体容积,并且不会增加制造加工的难度。本文首先对传统单层及多层厚壁圆筒承压时的各向应力进行理论分析,得出了适合两面顶模具设计的最优化方法,接着在传统两面顶模具的基础上,将模具压缸内壁的几何形状从圆柱形转变为类球形的球弧状,设计出具有球弧式内壁的超高压模具。该球弧式模具解决了两面顶模具承压能力和腔体容积相互矛盾的技术难题,使两面顶模具既能承受较高的压力也具有较大的腔体容积。使用ANSYS Workbench分析软件中的DM模块建立超高压模具的几何模型,并对模具的预紧状态和工作状态进行了有限元分析,验证了模具在这两种工况下的安全性。本文将压缸最大等效应力和最大切应力作为模具的评价指标,对球弧式超高压模具进行分析。结果表明所提出的球弧式超高压模具与传统两面顶模具相比等效应力减小了15.43%、最大切应力减小了23.4%,证实了球弧式结构能有效降低模具的周向拉应力,提高模具承压能力。并对模具应力的变化进行详细分析,分析结果表明球弧式结构应力分布更加合理。接着根据双层厚壁圆筒缩套理论推导出多层预应力环的最佳过盈量公式并对公式进行验证,对影响支撑环应力的主要因素和腔体容积的装填方式进行探究。最后通过分析球弧结构的过渡直线、过渡圆弧、球弧半径和半锥角对应力的影响规律,得到模具结构最优的参数组合。
张圣康[10]（2021）在《单晶金刚石的飞秒激光微结构化加工技术研究》文中研究说明单晶金刚石作为自然界中最硬的材料,同时具有高热导率、高载流子迁移率、高击穿电场和低介电常数等特点,因此被广泛应用于微切削刀具和微电子机械系统元器件等关键领域。但是,由于单晶金刚石硬度高、各向异性,且微结构化器件尺寸小、形状复杂,传统的机械类加工方法面临着磨损率高、加工应力大、自由度少等问题。本文采用更加灵活的无接触式飞秒激光作为加工手段,进行了针对单晶金刚石多种微结构的加工机理及工艺研究,以解决微结构化金刚石器件制造中的关键问题。通过飞秒激光加工单晶金刚石的阈值试验,采用直径回归法计算绿光和红外光加工单晶金刚石的单脉冲和多脉冲烧蚀阈值,得出绿光的单脉冲烧蚀阈值为2.86J/cm2,红外光的单脉冲烧蚀阈值为2.49 J/cm2。通过多脉冲阈值研究,证明了烧蚀阈值随脉冲数的变化规律,并得出绿光的饱和阈值接近1.4 J/cm2,红外光的饱和阈值接近1 J/cm2。通过飞秒激光加工几种典型微结构,研究了激光波长、平均功率、脉冲数、扫描速度、离焦距离等加工参数以及不同加工方式对微孔、微槽形貌及尺寸和被加工表面质量的影响。得出了材料去除率与激光平均功率成正相关与扫描速度成负相关,且相比于绿光,红外光加工单晶金刚石的材料去除效率更高、加工表面质量更好。此外,通过最佳工艺参数组合,采用红光以平行加工法加工平面能够获得最好表面粗糙度Sa=0.076μm。提出了扫描振镜辅助飞秒激光铣削加工方法,并通过对比试验证明了此方法相较于传统加工方法能够显着提高材料去除率。通过数值模拟,从理论上进一步证明了扫描振镜辅助飞秒激光加工微柱微结构的优势。通过优化的最佳工艺参数组合成功制备了平均柱顶直径6.9μm、高度225.6μm、长径比为32.7的5×5微柱微结构阵列。通过拉曼光谱分析确定了材料去除形式主要是石墨化和石墨化碳的升华。基于工艺参数研究选择合适的加工参数,制定了三种微铣刀的加工方案,仅用飞秒激光成功制备了三种不同结构的微铣刀。对三种微铣刀主切削刃进行了检测,得出三种微铣刀主切削刃刃口钝圆半径分别为10.21μm、4.83μm和5.66μm。还通过铣削试验测试了三种微铣刀的铣削性能,并通过拉曼光谱分析了三种刀具的磨损形式。
二、爆炸人造金刚石部分使用效果（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、爆炸人造金刚石部分使用效果（论文提纲范文）
（1）砂轮修整技术的发展（论文提纲范文）
| 1 砂轮修整技术发展现状 |
| 2 修整方法及应用 |
| 2.1 单点金刚石笔修整法 |
| 2.2 磨削修整法 |
| 2.3 金刚石滚轮修整法 |
| 2.4 滚压修整法 |
| 2.5 金刚石形面约束的自由磨粒挤磨修整法 |
| 2.6 电解修整法 |
| 2.7 电火花修整法 |
| 2.8 超声振动修整法 |
| 2.9 激光修整法 |
| 3 展望 |
| 3.1 普通磨料砂轮的修整技术 |
| 3.2 超硬磨料砂轮的修整技术 |
| 3.3 精密超精密磨削修整技术 |
（2）硬质合金表面镍-金刚石涂层的电化学沉积工艺及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的来源及背景 |
| 1.2 硬质合金工具概况 |
| 1.2.1 硬质合金的性能 |
| 1.2.2 硬质合金表面预处理的研究 |
| 1.2.3 硬质合金涂层刀具的国内外研究现状 |
| 1.2.4 硬质合金涂层的发展趋势 |
| 1.3 纳米金刚石的性能 |
| 1.3.1 金刚石的基本性能 |
| 1.3.2 纳米材料的基本特性 |
| 1.3.3 纳米金刚石悬浮液的分散 |
| 1.4 电镀镍-金刚石涂层的研究及发展趋势 |
| 1.4.1 复合电镀的发展 |
| 1.4.2 纳米复合镀的机理与优势 |
| 1.4.3 电镀金刚石研究现状 |
| 1.4.4 电镀金刚石的发展趋势 |
| 1.5 本课题主要研究内容 |
| 第二章 镀层性能检测及评价方法 |
| 2.1 镀层表面微观形貌评价 |
| 2.2 镀层硬度及耐磨性评价 |
| 2.3 镀层结合力评价 |
| 2.4 分散剂分散效果评价 |
| 第三章 硬质合金表面预处理工艺研究 |
| 3.1 硬质合金的预处理工艺 |
| 3.2 硬质合金表面纯镍涂层的制备 |
| 3.2.1 镀液选用及配置 |
| 3.2.2 硬质合金表面电沉积镍镀层 |
| 3.3 硬质合金表面的预处理工艺研究 |
| 3.3.1 预处理中活化的作用 |
| 3.3.2 预处理后表面粗糙度 |
| 3.3.3 硬质合金表面镍涂层表面形貌 |
| 3.3.4 表面结合力判定 |
| 3.3.5 碱处理作用时间对结合力的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 纳米金刚石分散工艺研究 |
| 4.1 纳米金刚石的分散方法 |
| 4.2 金刚石悬浮液的浓度的选取 |
| 4.3 分散剂的选用及实验分析 |
| 4.3.1 不同分散剂的分散效果 |
| 4.3.2 分散剂浓度对悬浮液粒径的影响 |
| 4.3.3 不同粒径金刚石对悬浮液的影响规律 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 镍-纳米金刚石涂层的制备及性能研究 |
| 5.1 镍-纳米金刚石镀层的制备 |
| 5.1.1 实验材料及设备 |
| 5.1.2 镀液成分介绍及技术参数 |
| 5.1.3 电镀镍-纳米金刚石涂层 |
| 5.2 纳米金刚石的浓度对镀层硬度的影响规律 |
| 5.3 分散剂浓度对镀层表面形貌的影响规律 |
| 5.4 镍-纳米金刚石涂层工艺参数的优化 |
| 5.4.1 正交试验优化及结果分析 |
| 5.4.2 散剂对涂层表面形貌的影响 |
| 5.4.3 金刚石涂层对耐磨性能的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果目录 |
（3）薄壁易碎件内撑式上料机械手结构设计与抓取接触特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外机械手发展现状 |
| 1.2.1 国内外上料机械手和末端执行器发展现状 |
| 1.2.2 国内外灵巧机械手研究现状 |
| 1.2.3 柔顺、软体构型机器人研究现状 |
| 1.3 研究易碎件冲击方法的国内外现状 |
| 1.4 研究现状分析及总结 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 1.5.1 研究目标与内容 |
| 1.5.2 论文框架 |
| 第二章 机械手总体结构设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机械手功能要求分析与运动实现 |
| 2.3 机械手手指构型设计 |
| 2.4 手指驱动系统设计与比较 |
| 2.4.1 等速气缸驱动 |
| 2.4.2 等压气缸驱动 |
| 2.4.3 伺服电机驱动 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 机械手参数优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 优化问题的提出 |
| 3.3 内撑式机械手手指运动模型构建 |
| 3.4 基于遗传算法求解机械手机构参数优化模型 |
| 3.4.1 机械手机构优化模型的建立 |
| 3.4.2 遗传算法的基本思想及其步骤 |
| 3.4.3 遗传算法的关键参数 |
| 3.5 优化设计实例及其结果分析 |
| 3.5.1 基本参数赋值 |
| 3.5.2 优化过程与结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 机械手抓取易碎件冲击仿真分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 仿真分析的理论基础 |
| 4.2.1 相关软件介绍 |
| 4.2.2 有限元基本理论 |
| 4.3 集成建模仿真技术关键 |
| 4.4 机械手抓取易碎件的作业冲击过程的数值模拟理论基础 |
| 4.4.1 脆性材料力学性能研究 |
| 4.4.2 机械手稳定转运物料加持力的计算 |
| 4.4.3 材料模型及参数选择 |
| 4.4.4 沙漏控制和接触模型的定义 |
| 4.4.5 机械手指碰撞易碎件边界条件及施加载荷 |
| 4.4.6 机械手指碰撞易碎件基本控制方程 |
| 4.5 内撑式机械手指抓取易碎件作业碰撞仿真分析 |
| 4.5.1 正交仿真实验中的内外表面设计 |
| 4.5.2 单因素仿真设计 |
| 4.5.3 单因素仿真结果分析 |
| 4.5.4 仿真结果的讨论与对作业过程的优化改良 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 薄壁易碎件柔性内撑式机械手样机试制与实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 薄壁易碎件内撑式机械手控制系统总体方案 |
| 5.3 控制系统的硬件方案设计 |
| 5.3.1 电机的选型 |
| 5.3.2 运动控制卡选型 |
| 5.4 控制软件方案设计 |
| 5.4.1 上料机械手控制系统功能介绍 |
| 5.4.2 薄壁易碎件内撑式上料机械手控制系统运行模块设计 |
| 5.5 薄壁内撑式上料机械手样机实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录 |
| 附录2 攻读硕士学位期间发表专利 |
| 致谢 |
（4）聚晶金刚石复合片上金刚石膜的生长行为与保护作用（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 金刚石的结构、性质与应用 |
| 1.2 金刚石的人工合成方法与机理 |
| 1.2.1 高温高压法 |
| 1.2.2 化学气相沉积法 |
| 1.3 PDC简介 |
| 1.4 脱钴预处理原因及方法 |
| 1.4.1 粘结剂钴的影响 |
| 1.4.2 脱钴预处理方法 |
| 1.5 本文研究内容及意义 |
| 第2章 PDC上金刚石膜的制备与表征 |
| 2.1 HFCVD设备介绍 |
| 2.2 工艺流程 |
| 2.2.1 PDC的选择与预处理 |
| 2.2.2 灯丝和衬底的选择与排布 |
| 2.2.3 实验操作步骤 |
| 2.3 测试表征设备 |
| 2.3.1 电子扫描显微镜 |
| 2.3.2 拉曼光谱 |
| 第3章 沉积参数对PDC上金刚石薄膜生长行为的影响 |
| 3.1 实验与表征安排 |
| 3.2 衬底温度的影响 |
| 3.3 甲烷浓度的影响 |
| 3.4 乙醇/甲烷比的影响 |
| 3.5 沉积气压的影响 |
| 3.6 氢气流量的影响 |
| 3.7 沉积参数对晶体生长参数α影响 |
| 第4章 PDC上金刚石薄膜的生长模式 |
| 4.1 沉积初期PDC表面形貌演变规律 |
| 4.2 PDC上金刚石薄膜横截面形貌演变规律 |
| 4.3 流程图总结 |
| 第5章 PDC上金刚石薄膜的耐磨性测试研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验方法介绍 |
| 5.2.1 X射线透射检测 |
| 5.2.2 荧光渗透探伤检测 |
| 5.2.3 VTL测试 |
| 5.3 预处理与沉积时间的确定 |
| 5.4 VTL测试结果 |
| 第6章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及硕士期间科研成果 |
| 致谢 |
（5）微结构表面上气液相变换热的分子动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的背景及意义 |
| 1.1.1 沸腾现象 |
| 1.1.2 冷凝现象 |
| 1.2 核化沸腾的研究现状 |
| 1.2.1 沸腾换热曲线 |
| 1.2.2 气泡成核理论 |
| 1.2.3 润湿性对沸腾换热影响的研究现状 |
| 1.3 冷凝的研究现状 |
| 1.3.1 冷凝的概述 |
| 1.3.2 冷凝强化的研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 分子动力学模拟方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分子动力学方法基本原理 |
| 2.3 时间积分算法 |
| 2.4 原子间相互作用势 |
| 2.5 系综 |
| 2.6 边界条件 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 平表面和纳米结构表面上的爆炸沸腾现象研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型及模拟细节 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 平表面上的爆炸沸腾 |
| 3.3.2 纳米结构表面上的爆炸沸腾 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 混合润湿表面对爆炸沸腾的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型及模拟细节 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 疏水涂层的影响 |
| 4.3.2 纳米柱宽及液膜厚度的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 润湿性和纳米结构对冷凝的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型及模拟细节 |
| 5.3 亲水纳米结构表面上的冷凝 |
| 5.3.1 纳米结构对冷凝现象的影响 |
| 5.3.2 纳米结构对冷凝影响的能量分析 |
| 5.4 疏水纳米结构表面上的冷凝 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 混合润湿超疏水表面对液滴移除的促进作用研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 模型及模拟细节 |
| 6.3 模拟结果与讨论 |
| 6.3.1 条带宽度同步变化对弹跳速度的影响规律 |
| 6.3.2 两液滴中心移动长度对弹跳速度的影响规律 |
| 6.3.3 条带宽度不等对弹跳速度的影响规律 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 论文主要结论 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）单颗磨粒划擦碳化硅陶瓷基复合材料划擦力及表面损伤研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 碳化硅陶瓷基复合材料的性能特点及应用 |
| 1.3.1 碳化硅陶瓷基复合材料的性能特点 |
| 1.3.2 碳化硅陶瓷基复合材料的应用 |
| 1.4 陶瓷基复合材料加工技术国内外研究现状 |
| 1.4.1 陶瓷基复合材料磨削机理国内外研究现状 |
| 1.4.2 陶瓷复合材料表面损伤研究现状 |
| 1.5 课题研究方案及主要内容 |
| 1.5.1 问题的提出 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 2 单颗磨粒划擦过程划擦力及损伤理论模型 |
| 2.1 陶瓷基复合材料去除分析 |
| 2.2 单颗磨粒划擦力模型 |
| 2.2.1 单颗磨粒划擦运动过程分析 |
| 2.2.2 划擦力分析 |
| 2.3 碳化硅陶瓷基复合材料界面结合机制和断裂模式 |
| 2.3.1 碳化硅陶瓷基复合材料界面结合机制 |
| 2.3.2 碳化硅陶瓷基复合材料断裂模式 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 碳化硅陶瓷基复合材料单颗磨粒划擦实验 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单颗磨粒划擦陶瓷基复合材料实验设计 |
| 3.2.1 单颗磨粒划擦实验装置 |
| 3.2.2 划擦实验方案 |
| 3.2.3 单颗磨粒划擦工具设计 |
| 3.2.4 单颗金刚石磨粒制备 |
| 3.3 单颗磨粒划擦实验结果及分析 |
| 3.3.1 与磨粒形状有关的划擦力分析 |
| 3.3.2 与纤维取向有关的划擦力分析 |
| 3.3.3 与磨粒形状有关的划痕表面微观形貌 |
| 3.3.4 划痕表面损伤 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 单颗划擦碳化硅陶瓷基复合材料有限元仿真分析 |
| 4.1 算法简介 |
| 4.2 单颗磨粒划擦碳化硅陶瓷基复合材料建模 |
| 4.2.1 材料模型及参数 |
| 4.2.2 有限元模型 |
| 4.3 仿真结果及讨论 |
| 4.3.1 切削深度对磨削力的影响 |
| 4.3.2 碳化硅陶瓷基复合材料表/亚表面损伤 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（7）液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料及性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述及选题意义 |
| 2.1 电子封装材料 |
| 2.2 常见的电子封装材料 |
| 2.2.1 树脂类电子封装材料 |
| 2.2.2 金属类电子封装材料 |
| 2.2.3 陶瓷类电子封装材料 |
| 2.3 电子封装材料中金刚石的应用研究 |
| 2.3.1 金刚石的特性 |
| 2.3.2 金刚石增强树脂基复合材料 |
| 2.3.3 金刚石增强铝基复合材料 |
| 2.3.4 金刚石增强铜基复合材料 |
| 2.4 金刚石/碳化硅复合材料 |
| 2.5 金刚石/碳化硅复合材料的制备方法 |
| 2.5.1 高温高压烧结法 |
| 2.5.2 先驱体转化法 |
| 2.5.3 真空放电等离子烧结法 |
| 2.5.4 热等静压烧结法 |
| 2.5.5 渗透法 |
| 2.6 金刚石/碳化硅复合材料的研究现状 |
| 2.7 选题背景及意义 |
| 3 研究内容及技术路线 |
| 3.1 研究内容 |
| 3.1.1 金刚石/碳化硅复合材料坯体特性研究 |
| 3.1.2 硅渗透过程中金刚石石墨化的研究 |
| 3.1.3 硅渗透过程中复合材料致密化的研究 |
| 3.1.4 金刚石/碳化硅复合材料性能的研究 |
| 3.1.5 金刚石/碳化硅复合材料的制备工艺及参数优化 |
| 3.1.6 典型复合材料性能对比分析 |
| 3.2 复合材料试验表征方法 |
| 3.2.1 密度及相对密度表征 |
| 3.2.2 孔隙度表征 |
| 3.2.3 热导率表征 |
| 3.2.4 热膨胀系数表征 |
| 3.2.5 力学性能表征 |
| 3.2.6 显微结构及物相分析 |
| 3.3 金刚石/碳化硅复合材料制备技术路线 |
| 4 多孔硅渗透坯体制备及特性研究 |
| 4.1 多孔硅渗透坯体制备 |
| 4.2 多孔硅渗透坯体特性 |
| 4.2.1 多孔坯体的微观结构及成分分布 |
| 4.2.2 多孔坯体物理性能研究 |
| 4.2.3 纳米线生成机理分析 |
| 4.3 本章内容小结 |
| 5 金刚石/碳化硅复合材料渗硅工艺优化 |
| 5.1 金刚石石墨化研究 |
| 5.2 气相硅渗透模具设计及工艺参数优化 |
| 5.2.1 气相硅渗透模具改进 |
| 5.2.2 气相硅渗透工艺参数优化 |
| 5.2.3 气相硅渗透机理分析 |
| 5.3 液相硅熔渗模具设计及工艺参数优化 |
| 5.3.1 液相硅熔渗模具改进 |
| 5.3.2 液相硅熔渗工艺参数优化 |
| 5.3.3 液相硅熔渗机理分析 |
| 5.4 本章内容小结 |
| 6 金刚石/碳化硅复合材料的组织形貌及致密化研究 |
| 6.1 镀碳化硅金刚石的制备 |
| 6.2 金刚石/碳化硅复合材料中各组分体积分数的确定 |
| 6.3 金刚石/碳化硅复合材料的制备 |
| 6.4 金刚石/碳化硅复合材料成分及典型微观形貌 |
| 6.4.1 金刚石/碳化硅复合材料成分分析 |
| 6.4.2 金刚石/碳化硅复合材料典型微观形貌 |
| 6.5 金刚石/碳化硅复合材料致密化机理 |
| 6.6 本章内容小结 |
| 7 金刚石/碳化硅复合材料性能研究 |
| 7.1 金刚石/碳化硅复合材料导热系数 |
| 7.1.1 典型复合材料导热系数对比 |
| 7.2 金刚石/碳化硅复合材料热导率模型分析 |
| 7.3 金刚石/碳化硅复合材料热膨胀系数 |
| 7.3.1 典型复合材料热膨胀系数对比 |
| 7.4 金刚石/碳化硅复合材料热膨胀系数模型分析 |
| 7.5 金刚石/碳化硅复合材料的弯曲强度 |
| 7.5.1 典型复合材料弯曲强度对比 |
| 7.6 本章内容小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）优质粗颗粒立方氮化硼单晶的合成工艺与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氮化硼的晶体结构 |
| 1.3 高温高压法合成粗颗粒c-BN单晶的研究现状 |
| 1.4 c-BN单晶合成机理的国内外研究现状 |
| 1.5 c-BN单晶触媒层组织结构的表征研究 |
| 1.5.1 c-BN单晶触媒层组织形貌和物相结构研究 |
| 1.5.2 c-BN单晶/触媒层界面的电子结构研究 |
| 1.6 第一性原理研究c-BN单晶合成机理的现状 |
| 1.7 本文主要研究内容 |
| 第2章 实验、表征与理论计算方法 |
| 2.1 高温高压合成实验 |
| 2.1.1 合成组装块的尺寸 |
| 2.1.2 合成组装块的制备 |
| 2.2 c-BN单晶触媒层组织形貌与结构表征 |
| 2.2.1 c-BN单晶/触媒层界面的SEM形貌表征 |
| 2.2.2 触媒层物相结构的XRD表征 |
| 2.2.3 触媒层物相结构的HRTEM表征 |
| 2.2.4 c-BN单晶表面的AFM表征 |
| 2.2.5 触媒层结构的AES表征 |
| 2.3 第一性原理计算方法 |
| 2.3.1 密度泛函理论 |
| 2.3.2 赝势平面波法 |
| 2.3.3 VASP软件包 |
| 2.4 c-BN单晶的力学性能测试 |
| 第3章 不同触媒合成粗颗粒c-BN单晶的对比实验 |
| 3.1 Li_3N触媒合成粗颗粒c-BN单晶 |
| 3.1.1 Li_3N+h-BN体系中合成功率对c-BN合成效果的影响 |
| 3.1.2 Li_3N+h-BN体系中合成压力对c-BN合成效果的影响 |
| 3.2 Ca_3N_2触媒合成粗颗粒c-BN单晶 |
| 3.2.1 Ca_3N_2+h-BN体系中合成功率对c-BN合成效果的影响 |
| 3.2.2 Ca_3N_2+h-BN体系中合成压力对c-BN合成效果的影响 |
| 3.3 Mg_3N_2触媒合成粗颗粒c-BN单晶 |
| 3.3.1 Mg_3N_2+h-BN体系中合成功率c-BN合成效果的影响 |
| 3.3.2 Mg_3N_2+h-BN体系中合成压力对c-BN合成效果的影响 |
| 3.4 三种触媒合成粗颗粒c-BN单晶的形貌对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 Li_3N触媒合成粗颗粒c-BN单晶的工艺优化 |
| 4.1 Li_3N触媒添加量、粒度对合成效果的影响 |
| 4.1.1 Li_3N添加量对合成效果的影响 |
| 4.1.2 Li_3N粒度对合成效果的影响 |
| 4.2 高温高压合成工艺曲线的优化 |
| 4.2.1 分段升压与慢升压工艺曲线的对比优化 |
| 4.2.2 两种不同加热工艺曲线的对比 |
| 4.2.3 加热时间对粗颗粒c-BN单晶合成的影响 |
| 4.3 添加c-BN籽晶对合成粗颗粒c-BN单晶的影响 |
| 4.3.1 c-BN籽晶添加量的影响 |
| 4.3.2 c-BN籽晶粒度的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 c-BN单晶/触媒层界面形貌分析及组织结构表征 |
| 5.1 c-BN单晶/触媒界面的组织形貌 |
| 5.2 c-BN单晶的AFM观测分析 |
| 5.3 c-BN单晶触媒层物相结构表征 |
| 5.3.1 c-BN单晶触媒层物相结构的XRD分析 |
| 5.3.2 c-BN单晶触媒层物相结构的HRTEM分析 |
| 5.4 c-BN单晶触媒层的AES表征 |
| 5.4.1 c-BN单晶触媒层的AES谱 |
| 5.4.2 c-BN单晶触媒层B、N原子的AES谱 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 触媒层主要物相表面能及相关相图的计算 |
| 6.1 晶格常数的计算 |
| 6.2 第一性原理对表面能的计算 |
| 6.3 h-BN/c-BN相图的计算 |
| 6.3.1 h-BN、c-BN和Li3BN2的态密度 |
| 6.3.2 h-BN/c-BN之间的物相共存点 |
| 6.3.3 h-BN/c-BN相转变的p-T图 |
| 6.3.4 Li3BN2的相转变点 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 粗颗粒c-BN单晶合成机理分析及触媒组织控制 |
| 7.1 粗颗粒c-BN单晶高温高压合成机理分析 |
| 7.1.1 Li3BN2催化h-BN相变的理论模型 |
| 7.1.2 c-BN单晶的生长机理 |
| 7.1.3 Li_3BN_2的催化机理 |
| 7.2 高温高压触媒组织与粗颗粒c-BN单晶合成效果的关系 |
| 7.2.1 粗颗粒c-BN单晶合成效果与触媒层物相组成的关系 |
| 7.2.2 粗颗粒c-BN单晶合成效果与触媒层内物相含量的关系 |
| 7.2.3 粗颗粒c-BN单晶合成效果与触媒层形貌的关系 |
| 7.3 高温高压触媒组织控制的合成实验验证 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 结论 |
| 创新点 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（9）球弧式超高压模具设计与数值分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 超高压材料合成设备的研究进展 |
| 1.2.1 超高压技术的发展及获得方法 |
| 1.2.2 超高压设备极限压力的发展 |
| 1.2.3 静态超高压设备的综合分析 |
| 1.2.4 两面顶超高压模具的发展 |
| 1.3 超高压装置主要的压力产生原理 |
| 1.4 研究意义和内容 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 研究内容及目的 |
| 第2章 两面顶超高压模具理论研究 |
| 2.1 超高压模具的设计原理和基本假设 |
| 2.1.1 大质量支撑原理 |
| 2.1.2 预压缩原理 |
| 2.1.3 “未裂先分”原理 |
| 2.1.4 基本假设 |
| 2.2 超高压模具的理论研究 |
| 2.2.1 单层厚壁圆筒 |
| 2.2.2 多层厚壁圆筒 |
| 2.3 球弧式超高压模具设计依据 |
| 2.4 模具失效准则和评价标准的选取 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 球弧式超高压模具的有限元建模 |
| 3.1 模具几何结构设计和材料选择 |
| 3.1.1 球弧式超高压模具几何结构设计 |
| 3.1.2 模具各结构材料的选择 |
| 3.2 模具有限元模型的建立 |
| 3.2.1 单元选择与网格划分 |
| 3.2.2 载荷及边界条件 |
| 3.2.3 接触及摩擦条件 |
| 3.3 球弧式超高压模具初步分析 |
| 3.3.1 预紧状态的应力分析 |
| 3.3.2 工作状态的应力分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 球弧式超高压模具的应力变化及腔体结构分析 |
| 4.1 模具压缸的主应力比较 |
| 4.2 模具整体失效应力分析 |
| 4.3 多层超高压模具的最佳过盈量及支撑环影响因素分析 |
| 4.3.1 超高压模具的最佳过盈量公式推导 |
| 4.3.2 最佳过盈量公式的验证 |
| 4.3.3 影响支撑环应力的主要因素探究 |
| 4.4 两种压缸腔体容积对比及压缸内部的装填方式 |
| 4.4.1 两种压缸腔体容积对比 |
| 4.4.2 压缸内部的装填方式 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 球弧式超高压模具尺寸分析及优化设计 |
| 5.1 模具几何结构优化方案设计 |
| 5.2 影响模具承压能力几何参数的选择 |
| 5.3 球弧式超高压模具几何参数优化分析 |
| 5.3.1 压缸球弧半径的分析 |
| 5.3.2 压缸过渡圆弧的分析 |
| 5.3.3 压缸过渡直线的分析 |
| 5.3.4 压缸半锥角的分析 |
| 5.4 球弧式超高压模具整体优化 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（10）单晶金刚石的飞秒激光微结构化加工技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 金刚石材料的超短脉冲激光加工研究现状 |
| 1.2.2 金刚石表面微结构的超短脉冲激光加工研究现状 |
| 1.2.3 金刚石微刀具的超短脉冲激光加工研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 单晶金刚石的飞秒激光烧蚀阈值研究 |
| 2.1 飞秒激光加工金刚石材料的特点及优势 |
| 2.2 飞秒激光加工系统与试验材料 |
| 2.2.1 飞秒激光加工系统 |
| 2.2.2 试验材料 |
| 2.3 烧蚀阈值测量方法 |
| 2.4 单晶金刚石的不同波长飞秒激光烧蚀阈值研究 |
| 2.4.1 单脉冲烧蚀阈值 |
| 2.4.2 多脉冲烧蚀阈值 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 单晶金刚石表面的飞秒激光加工工艺研究 |
| 3.1 飞秒激光烧蚀孔试验研究 |
| 3.1.1 平均功率对烧蚀孔形貌及尺寸的影响 |
| 3.1.2 脉冲数对烧蚀孔形貌及尺寸的影响 |
| 3.2 飞秒激光加工微槽试验研究 |
| 3.2.1 平均功率对微槽形貌及尺寸的影响 |
| 3.2.2 扫描速度对微槽形貌及尺寸的影响 |
| 3.2.3 离焦距离对微槽形貌及尺寸的影响 |
| 3.3 飞秒激光加工平面试验研究 |
| 3.3.1 平行加工试验研究 |
| 3.3.2 垂直加工试验研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 大长径比单晶金刚石微柱阵列的飞秒激光加工 |
| 4.1 扫描振镜辅助的飞秒激光微加工技术研究 |
| 4.1.1 试验原理 |
| 4.1.2 表面形貌分析 |
| 4.1.3 尺寸和材料去除率研究 |
| 4.2 大长径比微柱结构加工轨迹的理论分析 |
| 4.3 大长径比微柱结构的工艺参数优选 |
| 4.4 微柱结构表面拉曼分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 单晶金刚石微铣刀的飞秒激光制造技术研究 |
| 5.1 单晶金刚石微铣刀的飞秒激光加工成型 |
| 5.1.1 微铣刀的设计及加工方案 |
| 5.1.2 微铣刀的整体制造 |
| 5.2 单晶金刚石多种微铣刀的检测及分析 |
| 5.3 单晶金刚石多种微铣刀性能测试分析 |
| 5.3.1 铣削试验装置及工件材料 |
| 5.3.2 铣削试验方案设计 |
| 5.3.3 加工表面质量分析 |
| 5.3.4 刀具磨损分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
四、爆炸人造金刚石部分使用效果（论文参考文献）
- [1]砂轮修整技术的发展[J]. 崔仲鸣. 金刚石与磨料磨具工程, 2021(03)
- [2]硬质合金表面镍-金刚石涂层的电化学沉积工艺及性能研究[D]. 李石才. 河南科技学院, 2021(07)
- [3]薄壁易碎件内撑式上料机械手结构设计与抓取接触特性研究[D]. 张薇薇. 郑州轻工业大学, 2021
- [4]聚晶金刚石复合片上金刚石膜的生长行为与保护作用[D]. 范赛飞. 吉林大学, 2021(01)
- [5]微结构表面上气液相变换热的分子动力学研究[D]. 廖明俊. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [6]单颗磨粒划擦碳化硅陶瓷基复合材料划擦力及表面损伤研究[D]. 周雯雯. 中北大学, 2021
- [7]液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料及性能研究[D]. 王旭磊. 北京科技大学, 2021
- [8]优质粗颗粒立方氮化硼单晶的合成工艺与机理研究[D]. 蔡立超. 山东大学, 2021(10)
- [9]球弧式超高压模具设计与数值分析[D]. 李胜华. 燕山大学, 2021(01)
- [10]单晶金刚石的飞秒激光微结构化加工技术研究[D]. 张圣康. 燕山大学, 2021(01)