碳化钨粉末对聚晶金刚石复合片钻头胎体组织与力学性能的影响

以铸造碳化钨粉末混合镍粉作为骨架粉末,采用无压浸渍工艺制备了聚晶金刚石复合片（PDC）钻头胎体材料。研究了碳化钨的粉末粒形、粒度及质量分数对PDC钻头胎体的微观组织和力学性能的影响。结果表明,碳化钨的粉末粒形、粒度及质量分数是影响胎体微观组织和力学性能的重要因素。与破碎碳化钨相比,粉末粒度适中的球形碳化钨作为骨架制备的胎体组织更均匀、更致密,胎体的力学性能明显提高。采用150~180 μm的球形碳化钨混合13wt%的镍粉作为骨架粉末制备的胎体力学性能优于石油天然气行业标准SY/T 5217—2000,其硬度、冲击韧性和抗弯强度分别为HRC 34、6.7 J/cm2和820 MPa。      

连铸烧成铝锆碳质滑板磨削用Fe-Cu-Sn-Ni基结合剂金刚石工具的性能

烧成刚玉-氧化锆-碳质滑板(铝锆碳质滑板)用于炼钢连铸过程钢水控流,其滑动面表面不平整易造成漏钢等安全隐患,针对滑板磨削加工用金刚石工具的研究非常重要,但相关报道较少.本工作采用热压烧结法制备Fe-Cu-Sn-Ni基胎体、金刚石节块及金刚石工具,并研究了Ni质量分数对它们性能的影响;通过SEM对胎体的断口微观形貌和金刚石工具表面磨损形貌进行分析;通过XRD对胎体的物相进行分析.结果表明,随着Ni质量分数的提高,胎体的硬度和抗弯强度持续上升,胎体的断裂韧窝数目逐渐增多,胎体的断裂方式得到了改善,胎体中γ(Fe,Ni)固溶体含量持续增加;金刚石节块的抗弯强度和把持力系数先增大后减小,均在Ni质量分数为12％时达到最大值;金刚石工具中金刚石的出刃高度逐渐增加,金刚石工具的磨削比先增大后减小,当Ni质量分数为12％时,磨削比达到最大值,为200.8.     

不烧滑板磨削加工用Fe-Ni-Cu-Sn金属基金刚石工具的制备与性能

Al₂O₃-C不烧滑板作为连铸功能耐火材料在炼钢领域中受到广泛应用,而金属结合剂金刚石工具在滑板磨削加工中起到关键作用。本工作通过热压烧结法制备Fe-Ni-Cu-Sn金属基胎体和Fe-Ni-Cu-Sn金属基金刚石工具,首先研究烧结温度、保温时间和烧结压力对金刚石工具胎体力学性能的影响,获得优化的胎体烧结工艺参数并为后续制备金刚石工具奠定基础;其次研究不同的金刚石磨料对金刚石工具力学性能及磨削不烧滑板性能的影响,通过研究金刚石的浓度、粒度、品级与加工工具磨削效率、寿命及锋利度的关系,从而得到磨削加工不烧滑板的金刚石工具中金刚石磨料的优化参数,通过SEM对金刚石工具表面胎体与金刚石磨料的结合状态、金刚石的磨损情况进行表征。实验结果表明：金刚石工具胎体的最佳烧结工艺参数是烧结温度、烧结压力和保温时间分别为785℃、170 MPa、240 s;金刚石工具中的金刚石磨料最优选择为金刚石浓度25%、粒度45/50、品级SMD35。     

类金刚石炭膜在硬磁盘中的应用

射频离解烃制备了适用于21／4英寸计算机硬磁盘减摩，耐磨保护用的类金刚石碳膜，保护膜厚度不均匀性小于5％，硬度15．2GPa，结合力331MPa，无润滑下头盘摩擦系数μ≤0．26，脉动值△μ≤0．05。最佳效果是在添加润油的组合润滑下得，μ≤0．14，△μ≤0．04。电磁动态特性和读写试验表明，40nm类金刚石碳保护盘达到实用水平。     

β-线型碳的合成及其向金刚石转化研究

首先研究了炔烃缩聚两步法合成β-线型碳。实验表明，酸性介质和pH对线型碳结构、产率及纯度有较大影响。通过FTIR和X衍射研究了β-线型碳向金刚石转化。结果表明，在400℃、0．45MPa和N2气保护条件下，β-线型碳实现了向金刚石转化，转化过程无需催化剂、金刚石晶种和氩气保护，其产率可达37．7％。     

金刚石工具用电沉积纳米镍层的制备及性能

为了提高电镀金刚石工具的质量,采用脉冲电沉积纳米镍作为其胎体材料.在对其显微结构、晶粒尺寸、显微硬度及抗拉强度的测试基础上,确定了制备工具合适的电镀工艺参数.结果表明,在恒定脉冲模式下(脉冲导通时间2 ms,脉冲断开时间45 ms),镀层晶粒尺寸随电流密度的上升而明显下降,硬度与强度则显著上升,当电流密度超过8 A/dm2时,抗拉强度开始急剧下降而硬度保持6 kN/mm2 的高位基本不变,当超过12 A/dm2 时,硬度也开始下降.同时得到最大硬度与强度时材料的晶粒尺寸大约为20 nm,由其制出的工具切割使用寿命比普通Ni-Co胎体材料工具高20.2%.     

燃烧合成氮化物陶瓷基复合材料

氮化物陶瓷是应用广泛的特种陶瓷，但传统的氮化物陶瓷烧结方法极为消耗能源、生产周期长、成本高。为降低成本、能耗，采用燃烧合成工艺制备氮化物陶瓷基复合材料，包括氮化钛和六方氮化硼，燃烧合成工艺利用单质元素与氮气反应合成氮化物。研究结果表明：压坏与80MPa N2反应燃烧合成TiN制件致密度约75％，压坯为添加了TiN稀释剂和适量氧化铝的钛粉，压坯孔隙率45％；燃烧合成纯BN制件致密度为68％，BN基制件致密度为78％，压坯为添加了h-BN稀释剂或SiO2添加剂的B粉压坯与80MPa N2反应合成，压坯孔隙率48％；在材料体系中，稀释剂起减小晶粒尺寸和降低燃烧温度的作用，而Al2O3和SiO3添加剂则起提高强度和相对密度的作用。     

金刚石颗粒弥散WC-Co复合物的烧结及其韧化

采用放电等离子烧结(SPS)方法制备了金刚石颗粒(平均粒径为12μm、25μm 及50μm)以20 ％的体积比弥散WC-10 wt％Co硬质合金的致密复合物,为防止金刚石颗粒的氧化和石墨化,用高温化学反应方法在其表面生成了一层牢固结合的纳米尺寸的碳化硅保护膜。所得烧结体的相对密度均可达到98％。弥散金刚石颗粒基本保持了基体的高硬度,但是使复合物的断裂韧性得到了显著提高,金刚石粒度为50μm时,韧性高达17.8MPa·m1/2。沿金刚石颗粒周围可以清晰地观察到裂纹偏转及停止现象。金刚石粒度的变化对力学性能的影响不很明显。      

热压烧结工艺对金刚石陶瓷磨边轮胎体性能的影响

本工作研究了分段式和抛物线式两种通用热压烧结工艺对金刚石陶瓷磨边轮胎体性能的影响。结果表明,分段式热压烧结工艺制备的胎体密度和硬度高于抛物线式热压烧结工艺制备的胎体,但采用后者工艺制备的胎体强度较前者工艺提高约12%。采用分段式工艺烧结过程中镍、锰、锡与铜形成固溶体,并与骨架相的铁元素互扩散,在胎体中生成枝状富铁相,提高了胎体的合金化程度和致密度,胎体断口较平整,存在解理断裂和沿晶断裂。抛物线式热压烧结工艺胎体中生成较多铜基固溶体,少量铜和镍、锰扩散进入片状富铁相中,通过固溶强化和弥散强化作用提高了胎体强度,胎体断口呈粗糙剥离态。     

电泳法制备纳米金刚石场发射阴极

用电泳法制备了纳米金刚石场发射阴极，研究了不同热处理环境对场发射性能的影响．在气氛炉中热处理的样品其阈值场强为8．0V/μm，场发射电流密度在17．7V/μm场强下可达到1361aA/cm^2；而在真空环境中热处理样品的场发射特性与之相比有明显提高，其阈值场强为3．83V/Hm，场发射电流密度在9．44V/μm场强下可达到2801aA/cm^2。用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对样品表面的结构、成份及形貌进行分析，表明真空环境下的热处理，更有利于样品的电子发射．     

激光冲击处理后Ni基高温合金的性能

对Ni基高温合金进行了激光冲击强化处理,测量了处理后Ni基高温合金的残余应力、表面粗糙度分布规律和疲劳强度．结果表明,激光冲击处理后凹坑内残余压应力值为200—400MPa,其分布服从泊松正态分布规律;承载能力比未冲击试样提高大约150MPa;激光冲击区的粗糙度降低一个等级,凹坑内粗糙度数值分布也服从正态分布规律．激光冲击处理后表面出现了组织细化的硬化层,强化效果明显,残余压应力有极大的提高,有效地提高了抗疲劳寿命．     

利用"二次焦"制备高强炭/石墨材料

以“二次焦”为填料，煤沥青为黏结剂制备高强炭／石墨材料。考察了压粉平均粒度对材料机械强度、收缩行为以及开孔率的影响。结果表明，用“二次焦”制备的炭／石墨材料具有较高的机械强度，经1300℃热处理后，材料的抗压强度和抗弯强度分别达到310．0MPa和113．7／MPa。材料的体积收缩随压粉平均粒度的微细化下降，其开孔率在热处理温度为850℃时达到最大，随着热处理温度的进一步升高，开孔率逐渐下降。     

TiC与TiC-WC的添加对FeAl/Al2O3复合材料力学性能的影响

在FeAl/Al2O3复合材料基体中分别加入TiC或TiC-WC固溶体可显著提高其抗弯强度。当添加20％TiC和20％TiC-WC固溶体时，复合材料的抗弯强度分别达到1028．46MPa和1328．72MPa，但其断裂韧性分别降低约40％和30％。当TiC-WC固溶体加入量为5％时，可同时提高复合材料的抗弯强度和断裂韧性。     

Ni-Fe-P/金刚石复合电沉积层组织结构的研究

对Ni-Fe-P/Diamond复合电沉积层的组织结构进行了研究，沉积层X－射线衍射及环境扫描电镜与沉积层组织结构点，面成分能谱分析结果表明，在试验所进行的镀覆工艺控制范围内，可获得表面平整，光滑，金刚石微粒均匀分布且具有中度的非晶态复全电沉积层；共沉积在Ni-Fe-P合金中的金刚石微粒基本不影响基质合金组织结构的无序度；复合电沉积层中金刚石微粒按“阳离子吸会－包覆”机理共沉积入复合层中。     

齿科羧酸类功能单体对正畸粘结剂粘结强度影响的研究

分别将双酯类功能单体PMDM与单酯类功能单体4-META添加到可见光固化正畸粘结剂中测试粘结强度；当PMDM与4-META的质量分数增加到7％时，牙釉质粘结剂与牙釉质及口腔材料用不锈钢的剪切强度达到最大，PMDM的加入使粘结强度分别从12．18MPa与9．77MPa提高到19．18MPa与16．02MPa，4-META的添加使粘结强度分别提高到26．78MPa与20．41MPa；添加的单酯类及或酯类功能单体所含羧酸的摩尔浓度越高粘结强度越高；托槽法测量剪切强度虽然可以模拟临床应用环境，但其误差较大，而树脂-金属及树脂-牙釉质法所得结果标准差较小，经SPSS统计学软件分析表明，后两种方法准确度更高。     

氯气,氢气流量检测方法与实践

氯碱工厂中，氢气、氯气作为主要产品和后续产品的主要原料，其流量检测对于工艺控制和成本核算意义重大。由于此二种气体性质特殊，流量检测难度较大。多年来，对此问题作了许多研究和试验，基本形成了一种较有效的方法，这里作一介绍：氯气：强腐蚀性气体，分子式为Cl2；密度为3．21kg／m3；操作压力0．1MPa。氢气：易燃易爆品，分子式为H2；密度为0．09kg／m3；操作压力0．08MPa。氯气测量：由于氯气的强腐蚀性，易在取压管、取压阀、变送器内部与杂质反应，生成酸性堵塞物，导致测量不准。同时，孔板材料为满足防腐要求，需用PVC或F…     

高性能SiC—AlN复相陶瓷

采用热压烧结工艺,通过合理的组成设计和烧结温度控制,制备出了高性能SiC-AlN复相陶瓷,在较佳条件下,复合材料的室温强度、断裂韧性、显微硬度分别高达1130MPa、6．2MPa·m^1/2、28．6GPa．显微结构研究表明,随着AlN的加入,复合材料的晶粒尺寸明显细化,并呈多层次效应,即由固溶体的形成所引起的一次晶粒细化和晶内亚晶界所引起的二次晶粒细化．     

羟基磷灰石纳米晶种原位增强磷酸钙骨水泥

将三种不同形貌的羟基磷灰石晶种添加到磷酸钙骨水泥中，研究了HA晶种形貌对CPC增强效果的影响。结果发现：晶种的形貌对CPC水化产物晶相没有明显影响；对CPC的抗压强度影响明显，具体为：大尺寸的HA晶种能更好地起到增强效果，添加3wt％时其抗压强度由初始的9．0MPa增加到36．9MPa，增幅达310％，最佳晶种添加量为2～4wt％。     

B4C超细粉末的制备及烧结

采用气流粉碎对B4C粗粉（比表面积0.52m^2/g，中位粒径20.4μm)进行了一系列粉碎实验，研究了气流粉碎次数，成形压力和烧结温度对烧结密度的影响。结果表明，当粉碎次数达到3次后，可获得＜1μm的B4C超细粉末。经过4次气流粉碎的B4C超细粉末的比表面积为2.53m^2/g，中位粒径为0.56μm；该粉末分别于2200和2250℃无压烧结1h，其烧结密度分别达到理论密度的78．6％ 82．5％，平均晶粒尺寸分别为28和50μm，抗压强度分别为390和555MPa。     

纳米金刚石-陶瓷结合剂复合粉体的高分子网络凝胶法制备与烧结

采用高分子网络凝胶(P-G)法制备了纳米金刚石-陶瓷结合剂的复合粉体,通过压制成型,低温烧结,获得了纳米金刚石-陶瓷结合剂的复合烧结块体试样;同时与采用高温熔融法制备的陶瓷结合剂,再加入纳米金刚石机械混合后烧结制备的复合烧结块体试样进行对比.通过X射线衍射分析了试样的物相构成,借助场发射扫描电镜对试样断口进行了显微形貌观察,采用三点弯曲法测试了试样的抗折强度,利用阿基米德原理测试了试样的密度和气孔率.结果表明,采用高分子网络凝胶法可以获得纳米金刚石均匀分散的纳米金刚石-陶瓷复合粉体,经过800℃/2h烧结后试样的抗折强度为60.41 MPa,密度为1.81 g/cm3,气孔率为15.67％;而采用高温熔融法+纳米金刚石的工艺获得的纳米金刚石-陶瓷结合剂烧结后试样,其抗折强度、密度和气孔率分别为46.48 MPa、2.23 g/cm3和11.75％,其显微结构中可见明显的纳米金刚石团聚体.高分子网络凝胶法可以成为超精磨削用纳米金刚石-陶瓷磨具制备的新方法.