一、立方氮化硼聚结体刀具（论文文献综述）
曾煜[1]（2021）在《激光微沟槽织构PCBN刀具干切钛合金性能研究》文中研究指明现阶段随着工业生产要求的不断提高,对于材料本身性能要求也越来越严格,钛合金以其较大的比强度、较高的耐腐蚀性、较小的导热系数等优越的性能,广泛的在航天工程、化学医药等领域中得到应用。正因为这些特性使钛合金的加工比较困难,所以现阶段钛合金的加工是个重要研究方向。表面微织构技术的诞生为提高钛合金加工性能提供了一种可行性,众多的研究得出刀具表面微织构的置入能够减小刀-屑之间的接触面积,缓解它们之间的摩擦状况,降低表刀具面磨损,使它的切削性能得到提升。本文进行了微沟槽PCBN刀具切削TC4钛合金的试验,研究微沟槽的尺寸参数对刀具切削能的影响:（1）通过对微沟槽的宽度、间距、与切削刃边缘距离、深度这几个参数的选择进行刀具表面微沟槽设计。试验过程中采用激光打标机来制备刀具表面微沟槽,对加工过程中激光各个参数进行研究,选取合适参数加工出符合切削试验要求的微沟槽刀具。（2）进行微沟槽PCBN刀具切削TC4钛合金有限元仿真试验,在仿真过程中对刀具的切削力和切削温度进行处理分析,研究微沟槽的参数对刀具切削性能的影响。通过将微沟槽刀具试验结果与无织构刀具进行对比,得出合适的刀具表面微沟槽能够降低刀具的切削力和切削温度。（3）进行普通无织构PCBN刀具干切TC4钛合金试验,得出刀具的切削用量三要素中对刀具切削力影响最小的是切削速度,最大的是切削深度,并且它的影响程度远大于其余两个要素。对已加工TC4钛合金表面质量影响最小的是切削深度,最大的是进给量。合理的微沟槽参数能够减小切削力提高刀具切削性能,对切削力影响从大到小依次为微沟槽间距、微沟槽深度、微沟槽宽度、微沟槽与切削刃边距;微沟槽的刃边距对表面粗糙度影响最大,较为适中的刃边距既能减小对刀具强度影响,又能改善刀屑接触面积减小摩擦,从而降低工件表面粗糙度。本文主要研究PCBN刀具前刀面微沟槽织构的置入在加工TC4钛合金时对刀具切削性能的影响,通过有限元仿真和切削加工试验表明,合理的刀具表面微沟槽织构能够减小刀具和切屑的接触面积,缓解它们之间的摩擦状况,降低刀具的磨损,提高它的切削性能。本文的完成为研究微织构参数对切削性能影响提供了试验依据。
彭冲[2]（2021）在《碳（氮）空位对熵稳定化合物形成与性能的影响》文中认为空位是晶体中的原子或离子离开晶格节点后所留下的空格位,空位缺陷能够影响材料的烧结活性与性能。在难熔金属中,碳、氮原子具有很高的固溶度,因此难熔金属碳化物和氮化物具有很宽的化学计量范围,是一种缺位式固溶体。难熔过渡金属化合物中空位缺陷的存在能够加速高温下物质的传输,降低材料的烧结温度,同时能够明显改善共价键材料的本征脆性。因此,本文通过引入空位缺陷的方法来改善难熔过渡金属碳化物和高熵过渡金属碳化物（碳氮化物）的烧结活性和断裂韧性。通过机械合金化和放电等离子烧结合成了含有高浓度碳空位的VC1-x（0.4≤1-x≤0.6）,其中VC1-x（0.5≤1-x≤0.6）具有准单相的结构特征,由高C基体和低C晶内/晶界析出相组成。基体和析出相均具有面心立方结构,而且两相的晶胞参数相近,分别为4.155?和4.138?,高浓度的空位缺陷使基体与析出相的晶胞参数低于VC的晶胞参数（4.175?）。VC1-x中的共格界面和高浓度的碳空位能够明显改善材料的韧性。共格界面能够强化相界,使VC1-x断面呈现阶梯状的穿晶断裂特征,引起裂纹在界面处发生偏转。空位缺陷的存在使VC1-x的裂纹中出现了大量的非晶化桥联。得益于共格韧化和非晶化桥联,1400°C制备的VC0.5的硬度为20.5 GPa,韧性达到了6.3 MPa·m1/2,与化学计量比VC(3.1 MPa·m1/2)相比,韧性增加了103%。以VC0.5为空位源合成了WC-VC0.5复合材料,WC与VC0.5之间的固溶反应能够促进复合材料的致密化,使烧结体的断裂形式由沿晶断裂转变为穿晶断裂。由于空位效应,复合陶瓷中出现了大量的堆垛层错。1750°C烧结温度下制备的WC-5 wt.%VC0.5（WV5）复合材料的维氏硬度为26.2 GPa,断裂韧性达到了9.2 MPa·m1/2,700°C下WV5的硬度值仍高于20 GPa。以非化学计量比化合物为空位源,在较低的烧结温度下合成了一些列多主元熵稳定化合物,包括三元Ti C0.4/WC/0.5Mo2C及Ti N0.3/VC/Nb C,四元Ti N0.3/VC/Nb C/Ti C,五元Ti N0.3/VC/Nb C/Ti C/Ta C,六元Ti C0.4/VC/Nb C/Ti N/Mo2C/WC和七元Ti N0.3/VC/Nb C/Ti C/Ta C/Mo2C/WC,熵稳定化合物均具有面心立方结构（Fm3?m）,并且化学成分均匀。碳空位（氮空位）的存在增大了体系的混合熵,提高了系统的热力学稳定性,同时空位缺陷能够降低金属原子的扩散激活能,促进原子间的互扩散。由于空位缺陷和固溶强化效应,熵稳定化合物表现出优异的硬度和断裂韧性权衡。熵稳定化合物的硬度值明显高于利用混合原则预测的硬度值,四元Ti N0.3/VC/Nb C/Ti C烧结体的硬度分布在23.0-26.0 GPa,在1300°C烧结温度下合成的七元Ti N0.3/VC/Nb C/Ti C/Ta C/Mo2C/WC烧结体的断裂韧性达到了8.4 MPa·m1/2。另外由于空位缺陷和晶格畸变效应,熵稳定化合物的热扩散系数明显低于RTMCs的热扩散系数。
陈朝然[3]（2021）在《坚硬地层钻探用复合超硬材料（PDC）研制及性能研究》文中认为近年来,随着石油勘探开发的不断深入,浅层、易开发油气资源越来越少,钻探工作已由浅层、中深层向深部发展。同时,深部油气资源、地热资源、固体矿产资源的勘探开发对钻探技术提出了更高要求。为了解决深部地层岩石坚硬、研磨性强、高温、高压等复杂条件对高效、长寿命钻头的要求,急需研制开发综合性能优异的钻头材料。由于聚晶金刚石复合片（PDC）钻头硬岩的普遍性,高性能PDC材料的研发成为国内外的热点领域。研究发现,在坚硬、强研磨性地层中,影响金刚石复合片钻头使用性能的主要因素是高接触压力和岩石的高研磨性。上述因素将导致PDC的聚晶金刚石层与岩石接触面的摩擦温度过高,使金刚石聚晶层强度降低、磨损加快,从而导致金刚石复合片钻头的使用寿命降低。为解决上述难题,除了需要针对不同地层优化PDC钻头的结构及钻井参数外,还需研制具有高强度、高耐磨性和高热稳定性的聚晶金刚石复合片,并对PDC性能提升方法和机理开展理论研究。这对于延长钻头的使用寿命、提高钻进效率、扩大PDC钻头的应用范围,具有极其重要的意义。为了提高PDC的力学性能和热稳定性,可以从超硬材料的材料体系、界面结构设计、制备工艺等多个角度研究,包括分析超硬材料微观结构与成品宏观物性关系,分析粘结剂含量、粒径等对超硬材料宏观物性影响,分析金刚石微粉粒径、镀层特性、空间形态对超硬材料宏观物性影响,分析超硬材料配方研究及界面结构优化设计等。石墨烯自从被发现以来,由于其优异的力学和机械性能,使其可以作为复合材料理想的增强体。但是,目前对于石墨烯作为增强体的复合材料的研究主要集中在聚合物基和陶瓷基复合材料,对聚晶金刚石复合材料研究的较少,一些问题还未得到解决。金刚石拥有各种优异的物理力学性能,但常压下的热稳定性较差。立方氮化硼（c BN）拥有优良的热稳定性,其耐热温度在空气中可达1100℃左右,且同时拥有较高的硬度、大的弹性模量、断裂韧度。金刚石和氮化硼在结构晶格中的亲和力和共价键特性,使得金刚石和立方氮化硼可以形成“合金”,从而获取力学性能和热稳定性能优良的复合材料。碳氮化钛（Ti CN）结合了Ti C和Ti N的优点,同时具有高熔点、高硬度,而且Ti CN的热膨胀系数与c BN更匹配,常被用作为高温高压下烧结制备聚晶立方氮化硼（Pc BN）的粘结剂,以增加材料的抗弯强度和断裂韧性,从而获得具有较高红硬性和较低摩擦系数的Pc BN。本文针对花岗岩等坚硬地层岩石的钻进难题,研制具有高强度、高耐磨性和高热稳定性的聚晶金刚石复合片。通过在原材料中添加适量的石墨烯、立方氮化硼、碳氮化钛,利用国产六面顶压机,采用高温高压烧结法制备了高耐磨、高导电、高耐热、强度高的PDC复合片,并对PDC性能提升的机理开展了理论研究。此外,对不同界面结构的PDC的温度场、应力场进行了有限元数值模拟,结合室内钻进实验,提升了钻探用PDC钻头钻进硬岩的适用性,这对硬岩地层钻进用PDC钻头的推广应用具有重要的理论意义及应用价值。论文主要的研究工作和相关结论如下:（1）在国产六面顶压机下的高温高压条件下（5-6.5GPa,1300-1700°C）,成功制备了尺寸为13mm及30mm的聚晶金刚石复合片。石墨烯强化烧结的复合片为PDC-Graphene复合片,立方氮化硼强化烧结的复合片为TDBN系列复合片,碳氮化钛作为粘结剂制备的PDC为TDBN-Ti CN复合片,制备的PDC性能均可满足硬岩钻探的需要。（2）PDC-Graphene系列复合片中,适量的石墨烯可在金刚石表面形成润滑保护膜,在高压条件下降低金刚石颗粒间的摩擦阻力,促进碎化金刚石空隙的填充,提升粘结剂的均匀分布,从而使聚晶金刚石层中形成更为致密、均匀的结构,与不添加石墨烯制备的PDC相比,添加石墨烯制备的PDC-Graphene导电性和导热性以及机械性能均有一定程度的提升。（3）TDBN系列复合片与传统的PDC相比,TDBN系列复合片中金刚石在Co粘结剂作用下溶解析出,同时也伴随着表面钛膜的脱层并与c BN发生反应,生成热稳定性及耐磨性好的新陶瓷相,如Ti B2,Ti N。一方面不会影响金刚石颗粒之间形成D-D键合,另一方面反应产生的陶瓷相将填充在金刚石空隙间的金刚石通过键合连接在一起,从而使得合成的PDC复合片致密性、耐磨性。（4）TDBN-Ti CN系列复合片中,硬质合金基体中的Co渗入金刚石层中,和粘结剂Ti CN形成金属和陶瓷粘结剂体系。它可以促进立方氮化硼颗粒在金刚石晶界处形成Pc BN,并促进TDBN-Ti CN系列PDC同时具有PCD和Pc BN的综合性能。（5）对PDC硬质合金基体的非平面结构进行了更改设计,并开展了有限元数值模拟分析。采用Abaqus有限元数值模拟软件对新性非平面界面结构PDC的残余应力进行了分析,结果表明均匀分布的矩形凸起,起到了有效的分散应力的作用,显着减少了高温高压烧结后PDC内部的残余应力。
邓雯丽[4]（2020）在《cBN超高压高温塑性变形行为规律及聚结机理研究》文中认为针对目前工业生产超高压烧结条件下cBN难以成型的问题,运用材料学、高压物理、粉末冶金学、力学、机械学等理论知识,通过XRD、Raman、HRTEM、SEM等现代测试分析手段,研究了高压烧结压力、温度、时间以及粒度大小对cBN微粉高压高温烧结行为的影响,重点研究了cBN在超高压烧结过程的塑性流变机制主导引发的烧结体塑性变形行为及其聚结机理,并在国产Y650型六面顶设备工业化生产条件（6.2GPa,2000℃,240s）下成功研制出高性能的纯PcBN刀具材料。为了揭示高压烧结中压力在cBN烧结过程中的作用机制,本文采用拉曼光谱应力测试、XRD线形分析技术,进行了四种单一粒度cBN微粉的超高压冷压（6.2GPa）塑性变形行为及脆性断裂碎化规律实验研究。拉曼光谱测试结果表明,较粗的W15-25微粉的内应力高达1.75～2.20GPa,已接近cBN粉末脆性断裂强度,而细粒度W1-2微粉中内应力仅为0.403～0.785GPa,其内应力增幅高达332.41%。认为粗颗粒cBN微粉超高压冷压碎化,是其冷压后粒度分布明显扩大的原因。进一步通过XRD线形分析技术,计算了cBN超高压冷压后的微应变ε、总层错几率f及形变层错几率fD,结果表明粗颗粒W15～25样品的微应变ε、总层错几率f及形变层错几率f D分别为-1.50×10-3,7.50×10-3、22.72×10-3,比细颗粒W1～2样品分别提高了74.4%、50%和290%,说明在相同压力下cBN粗颗粒冷压塑性变形比细颗粒大得多,粗颗粒cBN塑性变形可能以形变层错发生,而细颗粒cBN发生形变层错概率极低。通过cBN超高压冷压下颗粒塑性变形大小和脆性断裂碎化程度的差异,首次提出了cBN微粉超高压塑性变形和冷压碎化模型。通过SEM和ImageJ图像分析技术,系统研究了烧结工艺对纯cBN烧结体的致密性和性能的影响。研究表明,在固定原始cBN粒度8-12μm、烧结压力6.2GPa和烧结时间240s条件下,随着烧结温度从1550℃上升到2000℃,cBN烧结样品面孔隙率ω由4.05%下降到0.2%左右,孔隙缩小到D<1.0μm以下,孔隙圆度R趋向于0.82～1.0,接近圆球化,相对密度ρ也从92.1%提高到99%左右;在固定烧结压力6.2GPa和烧结温度240s条件下,随着烧结时间从180s延长到240s,其样品面孔隙率ω从4.46%急剧减少到0.21%,孔径从D<2.5μm缩小到D<1.0μm,同时孔隙圆度R增大到0.64<R<1.00,逐渐趋近于圆球状,相对密度从约92%上升到99%左右;继续升高温度和延长烧结时间,其烧结体样品致密化参数变化较小,推断温度2000℃、时间240s烧结cBN样品致密化过程已完成;但在此烧结条件下,随着烧结压力从5.6GPa升到6.2 GPa,其烧结样品的磨耗比和抗压强度分别从4760和1.78GPa提高到10200和2.37GPa,之后继续升压其烧结样品的磨耗比和抗压强度呈继续增加趋势。由于本实验烧结温度不到cBN体积扩散温度,推断其烧结致密化机制为塑性流动和表面扩散机制,并认为cBN烧结致密化过程的主要因素是压力,主要烧结机制为塑性流变机制,其次才是影响表面扩散机制作用的烧结温度和时间。为进一步揭示粒度诱导的超高压高温塑性流变行为和烧结致密化规律,本文采用四种不同粒度的cBN微粉为原料在最佳烧结条件（6.2GPa、2000℃、240s）下,考察了不同粒度cBN超高压烧结样品的微结构与性能的差异。拉曼光谱测试分析表明,粒度为W15-25和W8-12烧结的cBN样品中的内应力比W1-2粒度烧结样品分别提高了210.0%～331.7%和168.0%～266.67%。不同粒度cBN烧结体的性能测试结果表明,W15-25烧结样品维氏硬度、抗压强度和耐热性比W1-2烧结样品分别提高了23.41%、58.02%和118.9%。因此,得出不同粒度cBN烧结体微结构与性能上的差异可能是由于高压烧结中cBN晶体内应力差异引起的塑性流变机制差异造成的。进一步采用X射线线形分析技术,计算了不同粒度cBN烧结体微应变ε、形变层错几率f D及孪晶层错几率f T,通过高分辨率透射电镜（HRTEM）观察分析了不同粒度cBN烧结体内的塑性变形情况。XRD线形分析结果表明,粗粒度W15-20烧结样品的微观应变ε(-0.43×10-3)和孪晶层错几率f T(1.89×10-3)最低,仅为细粒度W1-2样品相应微观应变ε(-1.4×10-3)的1/3左右以及孪晶层错几率f T(23.93×10-3)的十二分之一,但形变层错几率f D为6.54×10-3,比细粒度烧结样品的f D(0.646×10-3)高10倍左右;而中粒度W8-12样品则同时具有很高的微观应变ε(-1.5×10-3)、较高的孪晶层错几率fT(14.18×10-3)和形变层错几率f D(6.28×10-3),表现出明显的临界粒度效应。这表明粗粒度W15-25烧结样品塑性变形以高密度位错、形变层错为主,细粒度W1-2烧结样品以形变孪晶层错为主,中粒度W8-12样品则兼顾形变层错和孪晶层错两种塑性变形。HRTEM观察分析表明,粗粒度W15-25烧结体cBN晶界存在大量位错和层错,细粒度W1-2烧结体中存在大量cBN孪晶,而中粒度W8-12烧结体中cBN晶界既存在大量位错和层错还发现有大量孪晶,证明了上述XRD线形分析结果的正确性。基于上述研究结果,提出了粒度诱导的cBN超高压烧结塑性变形作用机制及其聚合机制。即粗粒度cBN超高压烧结以形变层错塑性流动回复再结晶结合;细粒度cBN超高压烧结以形变孪晶层错运动引起再结晶结合;中粗粒度cBN烧结样品聚结机制介于二者之间,同时以形变层错和孪晶层错塑性流动再结晶结合。这是引起本实验cBN超高压烧结粒度效应背后的物理本质。结合上述研究结果,在工业适用的最佳烧结条件（6.2GPa、2000℃、240s）下研制了混合粒度（W8-12、W3-6及W1-2配比为7:2:1）的纯PcBN刀具材料,其维氏硬度和耐热温度分别为4232.7、1236.7℃。XRD线形分析结果表明,该样品中的形变层错几率f D较低(2.01×10-3),而孪晶层错几率f T很高(19.79×10-3),说明该样品兼顾粗、细两种粒度的塑性变形方式;TEM/HRTEM观察发现该样品cBN晶界高密度位错、层错和孪晶晶界以及由此引起的亚晶界、再结晶和孪晶cBN晶粒,证明了该材料同时具有粗、细粒度两种cBN聚结机制,使得超高压烧结出的纯PcBN刀具材料的物理力学性能得以改善。采用本文研制混合粒度纯PcBN刀具与国外DI公司和韩国日进公司商用PcBN刀具进行了高速硬态干切削淬硬钢对比试验,结果表明:当采用进给量为0.1mm/r,背吃刀量为0.1mm、切速为150r/min时,切削5min.后其后刀面磨损VB0.172mm比DI公司刀具VB0.133mm大,但比日进公司刀具VB0.2mm小,继续加工30min.后其后刀面相对磨损速率为44.54%,比国外两公司刀具相应磨损速率155.77%、131.76%低许多。这说明经过切削磨合期后,本文研制纯PcBN刀具比国外刀具切削性能更稳定。其加工表面粗糙度Ra随着切速增加先增加,但切速大于250r/min.时随着切速增加Ra反而降低,这与国外刀具随着切速增加Ra先下降后上升的加工规律相反。当切削速度≥450r/min.时,其加工表面粗糙度Ra与国外刀具加工Ra值相当,并呈下降趋势。这表明本文研制纯PcBN刀具更适合切速大于450r/min.硬态干切削加工。
杨雪峰[5]（2020）在《石墨烯纳米片改性PDC复合材料及性能研究》文中指出Polycrystalline diamond compact（简称PDC）复合材料工具的高硬度和高耐磨性是公认的提高石油天然气钻井经济性和机械切削加工质量的关键因素,但是由于其具有较低的断裂韧性,这些工具仍然对断裂表现出很高的敏感性,在使用过程中容易发生断裂而失效。另外由于粘结金属相钴的存在,降低了PDC复合材料的耐热温度。特别是近年来钻探地质条件日益苛刻和以高硅铝合金为代表的难加工材料大量涌现,上述问题表现的更为突出,对PDC复合材料工具提出了新的挑战,因此,研制具有高强度、高耐磨性、高冲击韧性、高热稳定性等具有优良综合性能的PDC复合材料,并对其性能提升方法和机理进行理论研究,对解决传统PDC复合材料断裂韧性和热稳定性较低,延长工具的使用寿命、提高效率和精度、扩大PDC复合材料工具的应用范围,具有极其重要的意义。本文针对当前PDC复合材料存在的断裂韧性和耐热温度较低的问题,选题为“石墨烯纳米片改性PDC复合材料及性能研究”,阐述了实验方案和性能测试方法,对石墨烯纳米片改性PDC复合材料的高压烧结工艺、石墨烯纳米片及添加量对微观结构和物理力学性能的影响进行了系统深入的研究。另外,为了解决大直径PDC刀具复合材料均匀优质烧结、成品率较低和批次之间质量稳定性问题,在组装结构优化设计和烧结工艺精准控制的基础上,对Φ62mm PDC刀具复合材料进行研制。主要研究内容和结论如下:1、石墨烯纳米片改性PDC复合材料的高压烧结工艺研究石墨烯纳米片具有独特的结构和性能,被认为是有效的复合材料改性剂,但其对PDC复合材料改性尚无成功经验可以借鉴,需要对石墨烯纳米片添加后PDC复合材料的制备工艺进行研究。在原料粉体中添加0.1wt%的石墨烯纳米片,采用正交实验方法考察烧结压力、烧结温度、烧结时间对石墨烯纳米片改性的PDC复合材料结构和性能的影响。实验结果表明:添加0.1wt%石墨烯纳米片之后可以实现PDC复合材料的正常烧结,在烧结压力为6.0GPa,烧结温度为1500℃,烧结时间为720s的工艺条件下制备的PDC复合材料,获得了最佳综合性能。验证实验检测结果表明:在该烧结工艺条件下,获得的样品烧结均匀致密,无裂纹,金刚石晶粒紧密排列,使大多数相邻的金刚石颗粒烧结在一起而连成一片,形成了金刚石颗粒之间的直接结合;样品平均显微硬度为7211kgf/mm2,耐磨性平均值为21.97×104,耐热温度平均值为725℃,抗冲击功为1740J,获得了优良的综合性能。2、石墨烯纳米片含量对PDC复合材料性能的影响石墨烯纳米片作为添加剂制备PDC复合材料可以提高冲击韧性,改善综合性能,但其添加量应满足以下基本原则:足以使石墨烯纳米片在所有金刚石晶粒的表面上均匀分布,但不要超过填充金刚石颗粒之间孔隙所需要的量,否则过量添加可能会导致PDC复合过程中晶界强度降低。因此,在优化的烧结工艺基础上研究石墨烯纳米片添加量对PDC复合材料性能的影响。实验结果表明:添加0.2wt%石墨烯纳米片制备PDC复合材料获得了最佳的综合性能,在该条件下获得的PDC复合材料相比于未添加石墨烯纳米片的PDC复合材料的冲击韧性提高了29.78%,耐热温度提高了34.5℃,并且样品的硬度和耐磨性基本上与未添加石墨烯纳米片的PDC复合材料样品持平,未出现明显的降低。3、石墨烯纳米片对PDC复合材料改性机制探讨在PDC复合材料制备过程中加入适量石墨烯纳米片可以显着提高抗冲击性能,改善耐热温度,获得综合性能优良的PDC复合材料。主要得益于:（1）在PDC复合材料高压烧结过程的冷压阶段,由于石墨烯纳米片均匀分散在金刚石颗粒孔隙之间,当混合粉末受压时发生相互滑动,石墨烯纳米片凭借其自身的超高的摩擦学特性,可以有效减少金刚石颗粒之间的摩擦和咬合,促进相邻金刚石颗粒之间相互滑动,颗粒重排,填充孔隙,以获得更加致密和均匀的PDC复合材料。（2）在原料中添加的石墨烯纳米片,品质较差或有缺陷的部分为PDC复合材料的液相烧结提供碳源,促进形成金刚石颗粒之间牢固的碳碳键合;另一部分品质较好的石墨烯纳米片在高压高温烧结之后依然存在,和粘结金属一起填充在金刚石晶粒之间的三角晶界空隙处。分布在三角晶界处的石墨烯纳米片,一方面改善了PDC复合材料的微观结构,使其更加均匀致密;另一方面,在三角晶界处的石墨烯纳米片穿插在粘结剂钴中间形成“钴-石墨烯纳米片”独特的结构,起到骨架作用,可有效阻止断裂裂纹扩展;并且它还可以连接相邻的晶粒并将他们牢固地固定在一起,这种复杂的结构提供了更强的界面抗内聚力,可以抵抗石墨烯纳米片从基质中被拉出;另外,石墨烯的粘滑作用也有效的抑制了裂纹的扩展。因此,即使石墨烯纳米片含量非常低,也可以显着提高PDC复合材料的断裂韧性。（3）石墨烯是导热系数最高的碳材料,具有非常好的热传导性能,可以使PDC复合材料工具在使用过程中产生的热量迅速导出,降低PDC复合材料工具表面的温度,减少聚晶金刚石的高温石墨化和氧化效应,提高耐热性能,改善PDC复合材料工具的非正常失效,获得较好的经济效益。4、石墨烯纳米片改性PDC复合材料烧结机理研究PDC复合材料的烧结过程是一个复杂的多相的物理化学变化过程,研究PDC复合材料的烧结过程和粘结机制的基本规律,对控制和改进PDC复合材料性能具有十分重要的意义,是烧结结构均匀、性能优良PDC复合材料的基本前提和技术保障。本文分析了在石墨烯纳米片参与下的PDC复合材料高温高压液相烧结过程、烧结驱动力和烧结机制,讨论了石墨烯纳米片在烧结过程中所起的作用。5、石墨烯纳米片改性硅中介结合PCD材料制备添加0.1wt%的石墨烯纳米片,高温高压下制备出了不含游离硅的聚晶金刚石,耐磨性提高了16.29%,抗压强度提高了12.58%。6、Φ62mm PDC刀具复合材料高压制备与表征通过对高温高压烧结压坯腔体结构优化设计和精准的烧结工艺控制,利用6×55000k N国产铰链式多压源六面顶超高压设备,在压力5.8±0.1GPa,温度在1500℃,烧结时间为20分钟的工艺条件下,添加0.2wt%石墨烯,成功烧结出Φ62mm PDC复合刀具材料。样品烧结致密,无裂纹,相邻的金刚石颗粒烧结在一起而连成一片,形成了金刚石颗粒之间的直接结合。物理力学性能测试表明:维氏硬度达到了86.25GPa,抗弯强度1398.6MPa,界面剪切强度2690.4MPa,抗冲击功1770J,平均耐磨性为29.8×104,初始氧化温度为742.8℃。对显微硬度和耐磨性径向测试从边缘到中心点降幅分别为9.4%和8.09%,说明本文所研制的Φ62mm PDC复合材料不仅具有较高的物理力学性能,而且整体性能基本均匀一致,实现均匀优质烧结。
赵亚波[6]（2018）在《高韧性聚晶金刚石的制备与性能研究》文中认为聚晶金刚石具有硬度高、耐磨性好、导热率高、使用寿命长和加工质量好等特点,在现代工业中发挥着越来越重要的作用。本课题采用高温高压法分别制备了以Si-Ti-B-Al体系和Si-SiC-B体系为结合剂的中介结合型聚晶金刚石,以及以Co-Ti-W体系为结合剂的烧结型聚晶金刚石,探究了烧结温度、结合剂体系及含量对聚晶金刚石性能的影响;以中介结合型聚晶金刚石为基础组分,引入增强相SiC晶须,探究了SiC晶须含量对聚晶金刚石机械性能的影响以及SiC晶须的增韧机理。中介结合型聚晶金刚石的致密度、抗弯强度和磨耗比随烧结温度的升高呈现出先增大后减小的趋势,当烧结温度为1450°C,结合剂含量为15 wt.%时,Si-Ti-B-Al型聚晶金刚石的综合性能最佳,此时样品的致密度为99.7%,抗弯强度为675 MPa,磨耗比为12.88,硬度为53.3 GPa,断裂韧性为4.50 MPa·m1/2;同条件下,Si-SiC-B型聚晶金刚石的致密度为99.75%,抗弯强度达到700 MPa,磨耗比为13.38,硬度为58.6 GPa,断裂韧性为5.23 MPa·m1/2。以Co-Ti-W体系为结合剂制备的烧结型聚晶金刚石的致密度、抗弯强度和磨耗比随烧结温度的升高呈现出先增大后减小的趋势,当烧结温度为1450°C,结合剂含量为13 wt.%时,聚晶金刚石的整体性能最佳,此时样品的致密度为99.65%,抗弯强度为637 MPa,磨耗比为11.80,硬度为63.2 GPa,断裂韧性为5.42 MPa·m1/2。该条件下Co-Ti-W型聚晶金刚石的初始氧化温度为764°C,相比较传统的烧结型聚晶金刚石（700°C）有所提高,但是其热稳定性仍远低于中介结合型聚晶金刚石（>900°C）。PCD-SiCw复合材料的断裂韧性随着SiC晶须含量的增加先增大后减小,当SiC晶须含量为10 wt.%时,PCD-SiCw复合材料的断裂韧性达到最大值,为7.3MPa·m1/2,远高于未添加SiC晶须的PCD(4.5 MPa·m1/2)。SiC晶须的增韧机制主要是裂纹偏转、晶须拔出和晶须桥连。
李力强[7]（2018）在《高温高压烧结cBN基复合材料及其机械性能研究》文中研究表明立方氮化硼（cBN）具有高硬度、高耐磨性、高的热稳定性和化学惰性,被广泛用于机械加工领域,但由于纯cBN块体合成条件受限,通常添加结合剂在高温高压下合成cBN基复合材料。本课题研究了结合剂体系、含量、烧结温度对cBN基复合材料物相组成、微观结构及机械性能的影响,研究结果表明:AlN-Al-Ni体系烧结cBN基复合材料时物相主要为cBN,AlN,AlB2和AlNi;1500℃为最佳烧结温度,致密度高达99.6%;17wt.%结合剂为最佳含量,此时抗弯强度最高达661MPa,断裂韧性为7.19MPa·m1/2;当结合剂含量为13wt.%时,磨耗比最大值为2.99,硬度高达47.92GPa。在17wt.%结合剂基础上,用金刚石微粉替换部分cBN原料烧结时,添加7.5 wt.%金刚石时抗弯强度为771MPa,硬度值为48.26GPa;以玻璃料替换金属原料烧结时,高温下析出晶体SiO2;cBN基复合材料的抗弯强度最高达671MPa,磨耗比为1.97,硬度为42.31GPa,满足实际应用要求,同时降低了结合剂成本。TiC-Al-Ti体系烧结cBN基复合材料时物相主要为cBN,AlN,AlB2和Al3Ti,Al3Ti会降低复合材料的机械性能;1500℃为最佳烧结温度,致密度高达99.4%;16wt.%结合剂为最佳含量,此时抗弯强度最高达627MPa,断裂韧性为6.60MPa·m1/2;当结合剂含量为14wt.%时,磨耗比最大值为3.2,硬度高达45.64GPa。在16wt.%结合剂基础上添加碳纤维/碳纳米管烧结时,物相组成无明显变化,碳纤维/碳纳米管以增强体形式存在;当碳纳米管添加量为1.0wt.%时复合材料的抗弯强度最高达610MPa,磨耗比为1.38,断裂韧性为7.12MPa·m1/2,韧性值较未添加时提高了7.88%;加入碳纤维烧结的cBN基复合材料的机械性能提高并不明显,但仍满足实际应用要求。
邓雯丽,徐智豪,席沛饶,张鹏,杨雪峰,邓福铭,马向东[8]（2017）在《烧结温度对整体PcBN材料性能的影响及作用机理》文中研究说明实验采用粒度为W10的cBN微粉在国产六面顶压机上进行高压烧结,通过对样品磨耗比、显微硬度的测试与分析,获得了合成整体PcBN材料较优的烧结工艺参数:烧结压力为5.4GPa,烧结温度为1500℃,烧结时间为240s,其显微硬度为HV3897、磨耗比为8750;结合SEM、TEM、EDS、XRD对整体PcBN烧结样品的微观形貌、元素分布及物相组成进行分析。结果表明,整体PcBN材料高压烧结聚结机理为cBN颗粒的高压破碎及塑性变形,是cBN-cBN直接结合和cBN颗粒表面与粘结相的冶金反应形成的cBN-M-cBN中介结合,同时得出粘结剂反应生成了固结性能良好的AlN和硬度与韧性较高的AlB2,提高了粘结相的硬度和韧性。
班新星,谢欢,纪莲清,刘书锋[9]（2012）在《PcBN材料及其刀具研究进展》文中提出介绍了PcBN材料及其刀具的发展史,给出了制备PcBN的工艺流程及关键技术。通过大量实验数据总结出,作为合成PcBN的基本原料,cBN具有高的硬度和化学惰性。但高的化学惰性阻碍了晶格间的良好烧结,即cBN与cBN晶粒直接键合是十分困难的。分析了不同结合剂对制备PcBN的影响,介绍了金属结合剂及陶瓷结合剂对PcBN性能的影响,如:Al、B、AlN、TiN和WC等。最后对PcBN材料的发展作了展望。
赵兴利[10]（2011）在《新型聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具材料研制及其切削机理研究》文中提出立方氮化硼（简称CBN）是五十年代中期研制出来的硬度仅次于金刚石的超硬材料,它具有高硬度、高热稳定性和高化学惰性,但其硬度、耐磨性等具有很强的方向性,应用受到限制。为了弥补立方氮化硼单晶的不足,相关研究人员于七十年代开发出聚晶立方氮化硼（简称PCBN）,它不仅具有单晶立方氮化硼的高硬度、高耐磨性等优点,同时克服了其各向异性的不足。聚晶立方氮化硼由立方氮化硼颗粒和按照一定比例组成的粘结剂在高温高压条件下烧结而成,加入适量的粘结剂可以促进烧结的进行,降低烧结所需的温度和压力,并能够改善烧结体的性能。因此,粘结剂对合成聚晶立方氮化硼起着重要的作用。本文以一定量的氮化钛、钴、铝作为粘结剂,在高温高压条件下烧结聚晶立方氮化硼烧结体,烧结压力为5Gpa,烧结温度范围为1250℃-1650℃,对得到的烧结体样品进行研磨抛光,利用SEM观察分析烧结体的微观形貌,并结合XRD测试分析其烧结机理,测试烧结体的显微硬度,将烧结体刃磨制成刀具进行切削试验,分析刀具磨损形貌并研究其磨损机理。研究结果表明：烧结体的硬度与烧结温度有很大的关系,低温烧结时,粘结剂和立方氮化硼微粒之间的结合性较差,粘结相不能牢固地粘结立方氮化硼微粒,烧结体内各组份被机械地压结在一起,致密度较低,显微硬度也较低。高温烧结时,粘结剂中的某些成份与立方氮化硼微粒发生反应,有利于粘结剂与立方氮化硼微粒以及立方氮化硼微粒之间的相互结合,并且会活化立方氮化硼微粒,促进立方氮化硼微粒之间的直接键合,提高烧结体的硬度。XRD测试结果表明,高温烧结时,烧结体中生成许多新物相,例如CoO、AlN等,这些新物相能够活化立方氮化硼微粒,促进立方氮化硼微粒之间的直接键合,其中,AlN可以抑制立方氮化硼向六方氮化硼（HBN）的逆转化,提高烧结体中立方氮化硼的含量。通过切削试验研究所制成聚晶立方氮化硼刀具的磨损形貌和磨损机理。试验结果表明,不同烧结条件下获得的聚晶立方氮化硼刀具切削性能、刀具磨损形式等不同。聚晶立方氮化硼刀具前刀面磨损以月牙洼磨损为主,同时伴有微崩刃现象,其后刀面主要有机械磨损、磨粒磨损、扩散磨损等。烧结时间不同的聚晶立方氮化硼刀具的磨损趋势不同,烧结时间较长的刀具后刀面磨损量与切削时间基本成线性关系；烧结时间较短的刀具在切削初始时磨损量较大,但随着切削时间的增加,其磨损量有明显减小的趋势,最终却都在相同的切削时间内达到磨钝标准。研究结果表明,在聚晶立方氮化硼刀具切削加工的不同阶段,已加工表面的粗糙度不同,遵循一定的变化规律,即随着切削时间的增加,加工表面粗糙度先减小后增加,然后再减小。
二、立方氮化硼聚结体刀具（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、立方氮化硼聚结体刀具（论文提纲范文）
（1）激光微沟槽织构PCBN刀具干切钛合金性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.2 钛合金性能和加工研究现状 |
| 1.2.1 钛合金的基本性能 |
| 1.2.2 钛合金加工 |
| 1.3 PCBN刀具加工研究现状 |
| 1.4 表面微织构的研究现状 |
| 1.4.1 工件表面织构研究现状 |
| 1.4.2 刀具表面微织构研究现状 |
| 1.4.3 表面微织构刀具加工钛合金研究现状 |
| 1.5 表面微织构加工技术 |
| 1.6 课题研究内容 |
| 第2章 表面微沟槽激光加工工艺研究 |
| 2.1 试验设计 |
| 2.1.1 试验材料 |
| 2.1.2 微织构尺寸方案设计 |
| 2.2 刀具表面制备 |
| 2.2.1 试验设备 |
| 2.2.2 激光参数对微沟槽的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 微沟槽织构刀具有限元仿真试验 |
| 3.1 有限元仿真过程 |
| 3.2 有限元仿真分析模型的建立 |
| 3.2.1 材料本构模型 |
| 3.2.2 切屑分离准则 |
| 3.2.3 刀-屑之间摩擦模型 |
| 3.3 有限元仿真结果分析 |
| 3.3.1 微沟槽参数对切削温度仿真试验分析 |
| 3.3.2 微沟槽参数对切削力仿真试验分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 微沟槽织构PCBN刀具切削试验 |
| 4.1 无织构PCBN刀具切削钛合金试验 |
| 4.1.1 试验材料 |
| 4.1.2 试验设备 |
| 4.1.3 切削试验设计 |
| 4.1.4 无织构刀具切削力结果与分析 |
| 4.1.5 工件表面粗糙度结果与分析 |
| 4.2 微沟槽织构PCBN刀具切削钛合金试验 |
| 4.2.1 微沟槽织构刀具切削力结果与分析 |
| 4.2.2 工件表面粗糙度结果与分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
（2）碳（氮）空位对熵稳定化合物形成与性能的影响（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 难熔过渡金属碳化物 |
| 1.2.1 难熔过渡金属碳化物的结构及应用 |
| 1.2.2 难熔过渡金属碳化物的主要合成方法 |
| 1.2.3 难熔过渡金属化合物中的空位缺陷 |
| 1.3 熵稳定材料的发展 |
| 1.3.1 高熵合金 |
| 1.3.2 高熵氮化物 |
| 1.3.3 高熵氧化物 |
| 1.3.4 高熵硼化物 |
| 1.3.5 高熵碳化物 |
| 1.4 共价键材料的增韧机制 |
| 1.5 共价键材料的固态烧结 |
| 1.5.1 蒸发-凝聚传质机理 |
| 1.5.2 扩散传质机理 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 实验材料和表征方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 合成设备介绍 |
| 2.3 非化学计量比前驱体制备 |
| 2.4 表征方法 |
| 2.4.1 物相表征 |
| 2.4.2 微观结构表征 |
| 2.4.3 相对密度测试 |
| 第3章 高浓度碳空位VC_(1-x)的合成与性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 VC_(1-x)的制备 |
| 3.2.2 VC_(1-x)的结构与性能表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 VC_(1-x)的物相组成与微观结构 |
| 3.3.2 VC_(1-x)的机械性能 |
| 3.3.3 断裂行为分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 WC-VC_(0.5)复合材料的合成与性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 WC-VC_(0.5)的制备 |
| 4.2.2 WC-VC_(0.5)的结构与性能表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 WC-VC_(0.5)的物相组成与微观结构 |
| 4.3.2 WC-VC_(0.5)的致密度与机械性能 |
| 4.3.3 空位浓度对WC-VC_(0.5)组织与性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 多主元熵稳定化合物的合成与性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 多主元熵稳定化合物的制备 |
| 5.2.2 熵稳定化合物的物相结构与性能表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 中熵TiC_(0.4)/WC/0.5Mo_2C的合成 |
| 5.3.2 空位对熵稳定化合物形成的影响 |
| 5.3.3 多主元熵稳定化合物的合成与结构表征 |
| 5.3.4 高浓度空位缺陷熵稳定化合物的韧化机理探讨 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（3）坚硬地层钻探用复合超硬材料（PDC）研制及性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 聚晶金刚石复合片(PDC)的研究现状 |
| 1.2.2 PDC钻头技术的研究现状 |
| 1.2.3 PDC数值模拟仿真的研究现状 |
| 1.3 石墨烯强化复合材料研究现状 |
| 1.4 氮化硼强化复合超硬材料的研究现状 |
| 1.5 碳氮化钛强化复合超硬材料的研究现状 |
| 1.6 PDC切削齿的失效形式 |
| 1.7 本文研究内容 |
| 1.8 研究方法及技术路线 |
| 1.8.1 研究方法 |
| 1.8.2 技术路线 |
| 第2章 复合超硬材料PDC制备及性能测试方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 原料预处理方法 |
| 2.2.1 金刚石微粉及硬质合金基体处理 |
| 2.2.2 金刚石微粉粒径测试 |
| 2.3 PDC试样制备方法 |
| 2.4 PDC复合片后处理方法 |
| 2.5 PDC试样样品表征方法与原理 |
| 2.5.1 XRD表征测试 |
| 2.5.2 拉曼表征测试 |
| 2.5.3 热重分析 |
| 2.5.4 PDC显微结构及形貌分析 |
| 2.6 PDC试样的性能测试方法 |
| 2.6.1 耐磨性 |
| 2.6.2 硬度测试 |
| 2.6.3 抗冲击测试 |
| 2.6.4 导热性分析 |
| 第3章 PDC的制备、表征及性能测试 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 石墨烯强化PDC制备、表征及性能测试 |
| 3.2.1 实验原材料处理 |
| 3.2.2 烧结工艺 |
| 3.2.3 不同粒径金刚石微粉级配 |
| 3.2.4 高温高压下石墨烯表征分析 |
| 3.2.5 石墨烯强化PDC硬度测试 |
| 3.2.6 耐磨性测试 |
| 3.2.7 抗冲击韧性测试 |
| 3.2.8 SEM显微分析 |
| 3.2.9 XRD分析 |
| 3.2.10 激光拉曼光谱分析 |
| 3.2.11 导热性及导电性测试 |
| 3.3 氮化硼强化PDC的制备、表征及性能测试 |
| 3.3.1 实验材料及准备 |
| 3.3.2 力学性能测试 |
| 3.3.3 XRD分析 |
| 3.3.4 激光拉曼分析 |
| 3.3.5 TG-DSC热重分析 |
| 3.3.6 SEM分析 |
| 3.4 碳氮化钛强化PDC的制备、表征及性能测试 |
| 3.4.1 实验材料及准备 |
| 3.4.2 力学性能测试 |
| 3.4.3 XRD分析 |
| 3.4.4 激光拉曼分析 |
| 3.4.5 TG-DSC热重分析 |
| 3.4.6 SEM分析 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 PDC热应力数值模拟 |
| 4.1 基于Abaqus的热应力分析 |
| 4.2 Abaqus计算PDC热应力数值模拟 |
| 4.3 残余应力结果分析 |
| 4.3.1 常规平面型PDC复合界面热传导分析 |
| 4.3.2 复合型PDC复合界面热传导分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 PDC钻进实验及分析 |
| 5.1 实验方法 |
| 5.2 钻头结构设计与加工 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 一、作者简介 |
| 二、发表的学术成果 |
| 三、参与的科研项目 |
| 四、参加的学术活动 |
| 致谢 |
（4）cBN超高压高温塑性变形行为规律及聚结机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 氮化硼性能与结构 |
| 1.1.1 氮化硼的性能 |
| 1.1.2 氮化硼的结构 |
| 1.2 国内外PcBN材料的制备方法及研究现状 |
| 1.2.1 聚晶立方氮化硼(PcBN)材料分类 |
| 1.2.3 国内外纯PcBN材料的研究现状和存在问题 |
| 1.3 cBN超高压高温塑性变形的研究现状、存在问题 |
| 1.3.1 位错的运动 |
| 1.3.2 晶界与孪晶 |
| 1.3.3 X射线衍射线形分析在传统材料塑性变形的应用 |
| 1.4 纯PcBN刀具材料的干切削性能研究现状 |
| 1.4.1 研究思路、目的和意义 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 2 实验方案设计与方法 |
| 2.1 实验原料及其实验方法 |
| 2.1.1 Y650 型六面顶高压设备及压力温度标定 |
| 2.1.2 高温、高压腔体设计及其预处理 |
| 2.1.3 cBN微粉 |
| 2.2 高温高压烧结实验设计 |
| 2.3 样品微结构与物理、力学性能表征 |
| 2.3.1 样品的微结构表征 |
| 2.3.2 物理力学性能测试分析与评价 |
| 2.4 纯PcBN样品的切削实验 |
| 2.4.1 HAAS ST-10Y车铣复合加工中心 |
| 2.4.2 Surftest SJ-310 表面粗糙度仪 |
| 2.4.3 19JC数显式万能工具显微镜 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 cBN超高压塑性变形行为规律及碎化机制研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法与程序 |
| 3.3 cBN粉末超高压下碎化规律 |
| 3.3.1 单一粒度cBN粉末超高压下碎化规律 |
| 3.3.2 混合粒度cBN粉末超高压下碎化规律 |
| 3.4 超高压下cBN粉末塑性变形行为 |
| 3.4.1 超高压冷压后cBN粉末拉曼光谱内应力分析 |
| 3.4.2 超高压冷压后cBN粉末XRD微应变分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 纯PcBN高温高压烧结形行为规律研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 cBN粉末烧结致密化模型及孔隙表征 |
| 4.3 烧结温度对纯cBN烧结体微结构与性能的影响 |
| 4.4 烧结时间对纯cBN烧结体微结构与性能的影响 |
| 4.5 压力对烧结纯cBN烧结体微结构与性能的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 原料粒度对cBN超高压烧结行为的影响规律 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 原料cBN粒度对纯cBN烧结体微结构的影响 |
| 5.2.1 SEM形貌观察 |
| 5.2.2 XRD衍射分析 |
| 5.2.3 Raman光谱微结构与应力分析 |
| 5.3 原料粒度对纯cBN烧结体性能的影响 |
| 5.3.1 物理力学性能 |
| 5.3.2 耐热性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 粒度诱导的cBN超高压高温塑性变形机制与聚结机理研究 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 纯PcBN塑性变形的X射线衍射分析 |
| 6.2.1 纯PcBN样品的X射线衍射测试分析 |
| 6.2.2 微应变ε、形变层错几率 f _D及孪晶层错几率 f _T计算与结果 |
| 6.3 粒度诱导的cBN超高压高温塑性变形机制 |
| 6.4 粒度诱导的cBN超高压高温聚结机理 |
| 6.4.1 粗粒度烧结纯PcBN样品的TEM观察分析 |
| 6.4.2 细粒度烧结纯PcBN样品的TEM观察分析 |
| 6.4.3 cBN超高压高温聚结机理 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 超高压烧结纯PcBN刀具材料的微结构与性能研究 |
| 7.1 前言 |
| 7.2 实验方法与程序 |
| 7.3 实验结果与讨论 |
| 7.3.1 纯PcBN样品微结构观察与表征 |
| 7.3.2 纯PcBN样品物理力学性能测试分析 |
| 7.3.3 纯PcBN刀具硬态干切削性能 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）石墨烯纳米片改性PDC复合材料及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 论文研究背景与意义 |
| 1.2 概述 |
| 1.2.1 金刚石和石墨 |
| 1.2.2 金刚石工具的发展概况 |
| 1.2.3 金刚石工具的分类 |
| 1.2.4 聚晶金刚石工具的发展概况 |
| 1.3 PDC复合材料国内外研究现状 |
| 1.3.1 采用新型粘结剂烧结制备PDC复合材料研究 |
| 1.3.2 PDC复合材料脱钴技术的研究 |
| 1.3.3 对PDC复合材料热处理及性能的研究 |
| 1.3.4 无粘结剂合成纳米聚晶金刚石研究 |
| 1.3.5 碳纳米材料改性PDC复合刀具材料的研究现状 |
| 1.4 技术难点 |
| 1.5 本论文主要研究内容及技术路线 |
| 1.5.1 本文主要的研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 2 试验方案与方法 |
| 2.1 实验原材料与处理 |
| 2.1.1 金刚石 |
| 2.1.2 叶蜡石 |
| 2.1.3 白云石 |
| 2.1.4 钨钴硬质合金 |
| 2.1.5 石墨烯纳米片 |
| 2.1.6 粘结剂及其他原材料 |
| 2.2 高压高温烧结实验设备 |
| 2.2.1 温度测量 |
| 2.2.2 压力标定 |
| 2.3 PDC复合材料制备过程及方法 |
| 2.3.1 工艺流程 |
| 2.3.2 PDC复合材料烧结整体实验方案 |
| 2.3.3 PDC复合材料高温高压烧结 |
| 2.4 PDC样品微观结构和机械性能表征方法 |
| 2.4.1 PDC样品的微观组织结构表征方法 |
| 2.4.2 PDC样品的宏观物理力学性能测试 |
| 3 石墨烯纳米片改性PDC复合材料高压烧结工艺研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 石墨烯纳米片改性PDC复合材料烧结工艺实验 |
| 3.2.1 石墨烯纳米片纯化和均匀分散 |
| 3.2.2 PDC复合材料高压烧结过程和方法 |
| 3.2.3 合成工艺正交试验设计及分析 |
| 3.3 烧结工艺实验验证 |
| 3.3.1 实验方案 |
| 3.3.2 微观组织结构分析 |
| 3.3.3 机械性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 石墨烯纳米片改性PDC复合材料制备及表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 石墨烯纳米片改性PDC复合材料实验方案 |
| 4.3 石墨烯纳米片对PDC复合材料机械性能和微观结构的影响 |
| 4.3.1 石墨烯纳米片对PDC复合材料力学性能的影响 |
| 4.3.2 石墨烯纳米片改性PDC复合材料微观结构观察与分析 |
| 4.4 石墨烯纳米片对PDC复合材料改性机制 |
| 4.5 石墨烯纳米片改性硅中介PDC材料结构与性能分析 |
| 4.5.1 组织结构分析 |
| 4.5.2 机械性能分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 石墨烯纳米片改性PDC复合材料烧结机理研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 普通粉体的烧结过程及烧结动力 |
| 5.3 PDC复合材料烧结动力分析 |
| 5.4 石墨烯纳米片改性PDC复合材料烧结过程及机制 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 Φ62mm PDC复合材料高压制备与表征 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 组装辅件材料的选择 |
| 6.3 实验 |
| 6.3.1 组装结构设计 |
| 6.3.2 实验方法 |
| 6.4 Φ62mmPDC 复合材料微观结构分析 |
| 6.4.1 SEM分析 |
| 6.4.2 XRD分析 |
| 6.4.3 拉曼光谱分析 |
| 6.5 Φ62mmPDC 复合材料物理力学性能表征 |
| 6.5.1 硬度 |
| 6.5.2 耐磨性 |
| 6.5.3 抗弯强度 |
| 6.5.4 界面结合强度 |
| 6.5.5 冲击韧性 |
| 6.5.6 耐热性 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）高韧性聚晶金刚石的制备与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 金刚石概述 |
| 1.1.1 金刚石的结构 |
| 1.1.2 金刚石的分类 |
| 1.1.3 金刚石的性质及应用 |
| 1.2 聚晶金刚石概述 |
| 1.2.1 聚晶金刚石的分类 |
| 1.2.2 聚晶金刚石的发展状况 |
| 1.2.3 高温高压设备简介 |
| 1.3 聚晶金刚石增韧的研究现状 |
| 1.4 课题研究意义及内容 |
| 第2章 实验设计与研究方法 |
| 2.1 研究思路 |
| 2.2 实验方案设计 |
| 2.2.1 中介结合型聚晶金刚石的制备 |
| 2.2.2 烧结型聚晶金刚石的制备 |
| 2.3 聚晶金刚石合成实验过程 |
| 2.4 实验原料与设备 |
| 2.5 结构表征与性能测试 |
| 2.5.1 物相组成分析 |
| 2.5.2 微观结构分析 |
| 2.5.3 热稳定性分析 |
| 2.5.4 体积密度与致密度测试 |
| 2.5.5 抗弯强度测试 |
| 2.5.6 维氏硬度测试 |
| 2.5.7 断裂韧性测试 |
| 2.5.8 磨耗比测试 |
| 第3章 中介结合型聚晶金刚石的制备及性能研究 |
| 3.1 Si-Ti-B-Al型聚晶金刚石的性能 |
| 3.1.1 Si-Ti-B-Al型聚晶金刚石的物相组成 |
| 3.1.2 Si-Ti-B-Al型聚晶金刚石的显微结构 |
| 3.1.3 Si-Ti-B-Al型聚晶金刚石的致密度 |
| 3.1.4 Si-Ti-B-Al型聚晶金刚石的抗弯强度 |
| 3.1.5 Si-Ti-B-Al型聚晶金刚石的热稳定性 |
| 3.1.6 Si-Ti-B-Al型聚晶金刚石的硬度和韧性 |
| 3.1.7 Si-Ti-B-Al型聚晶金刚石的磨耗比 |
| 3.2 Si-SiC-B型聚晶金刚石的性能 |
| 3.2.1 Si-SiC-B型聚晶金刚石的物相组成 |
| 3.2.2 Si-SiC-B型聚晶金刚石的显微结构 |
| 3.2.3 Si-SiC-B型聚晶金刚石的致密度 |
| 3.2.4 Si-SiC-B型聚晶金刚石的抗弯强度 |
| 3.2.5 Si-SiC-B型聚晶金刚石的热稳定性 |
| 3.2.6 Si-SiC-B型聚晶金刚石的硬度和韧性 |
| 3.2.7 Si-SiC-B型聚晶金刚石的磨耗比 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 烧结型聚晶金刚石的制备及性能研究 |
| 4.1 烧结型聚晶金刚石的性能 |
| 4.1.1 Co-Ti-W型聚晶金刚石的物相组成 |
| 4.1.2 Co-Ti-W型聚晶金刚石的显微结构 |
| 4.1.3 Co-Ti-W型聚晶金刚石的致密度 |
| 4.1.4 Co-Ti-W型聚晶金刚石的抗弯强度 |
| 4.1.5 Co-Ti-W型聚晶金刚石的热稳定性 |
| 4.1.6 Co-Ti-W型聚晶金刚石的硬度和韧性 |
| 4.1.7 Co-Ti-W型聚晶金刚石的磨耗比 |
| 4.2 本章小结 |
| 第5章 SiC晶须对聚晶金刚石性能的影响 |
| 5.1 实验过程 |
| 5.2 PCD-SiCw复合材料的性能 |
| 5.2.1 PCD-SiCw复合材料的物相组成 |
| 5.2.2 PCD-SiCw复合材料的显微结构 |
| 5.2.3 PCD-SiCw复合材料的致密度和抗弯强度 |
| 5.2.4 PCD-SiCw复合材料的热稳定性 |
| 5.2.5 PCD-SiCw复合材料的硬度 |
| 5.2.6 PCD-SiCw复合材料的断裂韧性 |
| 5.3 SiCw的增韧机制 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（7）高温高压烧结cBN基复合材料及其机械性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 cBN的结构与性能 |
| 1.3 cBN复合材料高温高压烧结 |
| 1.4 cBN复合材料的发展及应用 |
| 1.4.1 国外发展状况 |
| 1.4.2 国内发展状况 |
| 1.4.3 cBN刀具的特点及应用 |
| 1.5 纤维增强陶瓷基复合材料的发展 |
| 1.6 本课题的研究意义及内容 |
| 第2章 实验设计与研究方法 |
| 2.1 研究思路及实验方案设计 |
| 2.1.1 cBN原料含量以及粒度的确定 |
| 2.1.2 基础结合剂的选择 |
| 2.1.3 基础结合剂的改进 |
| 2.2 cBN基复合材料制备过程 |
| 2.2.1 制备流程 |
| 2.2.2 实验原料 |
| 2.3 结构表征与性能测试 |
| 2.3.1 显微结构分析 |
| 2.3.2 X射线衍射(XRD)分析 |
| 2.3.3 元素分布分析 |
| 2.3.4 致密度分析 |
| 2.3.5 抗弯强度分析 |
| 2.3.6 硬度与断裂韧性分析 |
| 2.4 实验仪器设备 |
| 2.4.1 高温高压烧结工艺及设备 |
| 2.4.2 其他实验设备 |
| 2.5 磨耗比测试 |
| 2.5.1 新型磨耗比测定方法 |
| 2.5.2 磨耗比工艺研究 |
| 2.5.2.1 不同进给速率对磨耗比影响 |
| 2.5.2.2 不同砂轮线速度对磨耗比影响 |
| 2.5.2.3 不同砂轮型号对磨耗比影响 |
| 第3章 NA体系cBN基复合材料性能的研究 |
| 3.1 NA基础体系烧结的cBN基复合材料性能研究 |
| 3.1.1 引言 |
| 3.1.2 cBN基复合材料物相分析 |
| 3.1.3 cBN基复合材料显微结构 |
| 3.1.4 cBN基复合材料致密度 |
| 3.1.5 cBN基复合材料抗弯强度 |
| 3.1.6 cBN基复合材料磨耗比 |
| 3.1.7 cBN基复合材料硬度与韧性 |
| 3.2 NA体系添加金刚石烧结的cBN基复合材料性能研究 |
| 3.2.1 引言 |
| 3.2.2 金刚石对cBN基复合材料物相组成的影响 |
| 3.2.3 金刚石对cBN基复合材料微观结构的影响 |
| 3.2.4 金刚石对cBN基复合材料致密度的影响 |
| 3.2.5 金刚石对cBN基复合材料抗弯强度的影响 |
| 3.2.6 金刚石对cBN基复合材料磨耗比的影响 |
| 3.2.7 金刚石对cBN基复合材料硬度与韧性的影响 |
| 3.3 NA体系添加玻璃烧结的cBN基复合材料性能研究 |
| 3.3.1 引言 |
| 3.3.2 玻璃料对cBN基复合材料物相的影响 |
| 3.3.3 玻璃料对cBN基复合材料微观结构的影响 |
| 3.3.4 玻璃料对cBN基复合材料致密度的影响 |
| 3.3.5 玻璃料对cBN基复合材料抗弯强度的影响 |
| 3.3.6 玻璃料对cBN基复合材料磨耗比的影响 |
| 3.3.7 玻璃料对cBN基复合材料硬度和韧性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 TA体系cBN基复合材料性能的研究 |
| 4.1 TA基础体系烧结的cBN基复合材料性能研究 |
| 4.1.1 引言 |
| 4.1.2 cBN基复合材料物相分析 |
| 4.1.3 cBN基复合材料微观结构 |
| 4.1.4 cBN基复合材料致密度 |
| 4.1.5 cBN基复合材料抗弯强度 |
| 4.1.6 cBN基复合材料磨耗比 |
| 4.1.7 cBN基复合材料硬度和韧性 |
| 4.2 TA体系添加碳纤维/碳纳米管烧结的cBN基复合材料性能研究 |
| 4.2.1 引言 |
| 4.2.2 制备方法 |
| 4.2.2.1 添加碳纤维制备复合材料 |
| 4.2.2.2 添加碳纳米管制备复合材料 |
| 4.2.3 添加碳纤维/碳纳米管的cBN基复合材料物相分析 |
| 4.2.4 添加碳纤维/碳纳米管的cBN基复合材料微观结构 |
| 4.2.5 添加碳纤维/碳纳米管的cBN基复合材料致密度 |
| 4.2.6 添加碳纤维/碳纳米管的cBN基复合材料抗弯强度 |
| 4.2.7 添加碳纤维/碳纳米管的cBN基复合材料抗弯强度 |
| 4.2.8 添加碳纤维/碳纳米管的cBN基复合材料硬度和韧性 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）PcBN材料及其刀具研究进展（论文提纲范文）
| 1 PcBN材料及其刀具的发展史 |
| 2 制备PcBN的工艺路线及关键技术 |
| 3 影响PcBN制备的因素 |
| 3.1 cBN颗粒 |
| 3.2 结合剂 |
| 4 不同结合剂对PcBN的影响 |
| 4.1 金属结合剂 |
| 4.2 陶瓷结合剂 |
| 5 展望 |
（10）新型聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具材料研制及其切削机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 超硬材料聚晶立方氮化硼(PCBN)的概述 |
| 1.2.1 立方氮化硼(CBN)的发展 |
| 1.2.2 聚晶立方氮化硼(PCBN)的发展及研究现状 |
| 1.2.3 聚晶立方氮化硼(PCBN)的应用 |
| 1.3 聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具的切削性能及研究现状 |
| 1.3.1 聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具的切削性能 |
| 1.3.2 聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具切削性能研究现状 |
| 1.4 本课题的主要研究内容和意义 |
| 第2章 烧结体制备与实验设计 |
| 2.1 聚晶立方氮化硼(PCBN)烧结体的制备 |
| 2.1.1 立方氮化硼 |
| 2.1.2 粘结剂 |
| 2.1.3 烧结条件 |
| 2.1.4 烧结设备 |
| 2.2 切削实验的设计 |
| 2.2.1 实验目的及设备 |
| 2.2.2 刀具的设计 |
| 2.2.3 工件材料的选择 |
| 2.2.4 切削用量的选择 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 聚晶立方氮化硼(PCBN)烧结样品的性能研究 |
| 3.1 实验方法及过程 |
| 3.1.1 原料的选择 |
| 3.1.2 烧结体的合成研究 |
| 3.2 烧结体的硬度测试 |
| 3.3 烧结体的扫描电镜(SEM)分析 |
| 3.4 烧结体的X射线物相分析(XRD) |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具切削性能研究 |
| 4.1 聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具磨损研究现状 |
| 4.1.1 聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具磨损研究 |
| 4.1.2 聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具磨损机理研究 |
| 4.2 刀具磨损分析 |
| 4.2.1 刀具磨损形貌研究 |
| 4.2.2 刀具磨损机理分析 |
| 4.2.3 刀具寿命分析 |
| 4.3 表面粗糙度分析 |
| 4.4 切屑分析 |
| 4.4.1 切屑研究的意义 |
| 4.4.2 切屑形态的研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
四、立方氮化硼聚结体刀具（论文参考文献）
- [1]激光微沟槽织构PCBN刀具干切钛合金性能研究[D]. 曾煜. 长春大学, 2021
- [2]碳（氮）空位对熵稳定化合物形成与性能的影响[D]. 彭冲. 燕山大学, 2021
- [3]坚硬地层钻探用复合超硬材料（PDC）研制及性能研究[D]. 陈朝然. 吉林大学, 2021(01)
- [4]cBN超高压高温塑性变形行为规律及聚结机理研究[D]. 邓雯丽. 中国矿业大学(北京), 2020(01)
- [5]石墨烯纳米片改性PDC复合材料及性能研究[D]. 杨雪峰. 中国矿业大学(北京), 2020(01)
- [6]高韧性聚晶金刚石的制备与性能研究[D]. 赵亚波. 天津大学, 2018(06)
- [7]高温高压烧结cBN基复合材料及其机械性能研究[D]. 李力强. 天津大学, 2018(06)
- [8]烧结温度对整体PcBN材料性能的影响及作用机理[J]. 邓雯丽,徐智豪,席沛饶,张鹏,杨雪峰,邓福铭,马向东. 超硬材料工程, 2017(04)
- [9]PcBN材料及其刀具研究进展[J]. 班新星,谢欢,纪莲清,刘书锋. 热加工工艺, 2012(24)
- [10]新型聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具材料研制及其切削机理研究[D]. 赵兴利. 山东大学, 2011(04)