不同碳源浓度金刚石涂层刀具切削石材的性能研究

采用不同碳源浓度金刚石涂层刀具与未涂层刀具铣削石材,研究切削参数对切削力及加工表面质量的影响,分析刀具磨损机理,找到金刚石刀具最佳切削参数,进而实现切削优化.采用正交实验法,通过测力仪测量出不同刀具、不同切削参数下的切削力,测试已加工材料的表面粗糙度,观测刀具磨损情况.结果表明,对铣削分力Fx、Fz影响最大的是涂层碳源浓度;对铣削分力Fy影响最大的是切削深度;对表面粗糙度影响最大的是进给速度;当主轴转速达到n=3000 r/min、进给速度为vf=300 mm/min、切削深度d=1.0 mm、涂层碳源浓度为3;时,刀具切削性能最佳;3;涂层碳源浓度金刚石刀具较其他碳源浓度(含未涂层)刀具,加工后的石材表面粗糙度最低、切削力最小、耐磨性高,提高了加工精度,延长刀具的使用寿命.     

铣削方式对高体分SiCp/Al复合材料薄壁件高速铣削表面质量影响研究

应用聚晶金刚石(PCD)刀具对高体分SiCp/Al复合材料薄壁件进行了高速铣削实验.在不同铣削速度下,研究了顺、逆两种铣削方式对薄壁件高速铣削的表面粗糙度及表面形貌的影响,提出了不同铣削方式下已加工表面的形成机理,揭示了铣削方式和铣削速度对试件切入部、中部和切出部处表面粗糙度的影响规律.结果表明:在相同的切削用量和刀具几何参数下,顺铣加工的表面粗糙度小于逆铣,且顺铣加工表面粗糙度的变化幅度小于逆铣;薄壁件在切出部的表面粗糙度大于中部和切入部的表面粗糙度;顺铣时已加工表面的形成以切削层金属的滑移为主,材料内部SiC颗粒的滑移、刻划造成已加工表面沿刀具进给方向的微观沟痕;逆铣时已加工表面主要由后刀面的挤压、摩擦作用形成;宏观上顺铣的已加工表面存在由残留面积高度形成的平行于刀具轴线方向的残留痕迹,而逆铣这一特征则不明显.     

高性能超细晶粒金刚石涂层刀具制备及试验研究

采用改进的预处理方法和变参数沉积工艺在硬质合金刀片上制备了超细晶粒金刚石薄膜涂层.通过玻璃纤维增强塑料的车削试验,研究了薄膜与基体之间的附着强度、涂层刀具的磨损和加工工件的表面粗糙度.试验结果表明改进的预处理方法能够有效增强金刚石薄膜与基体之间的附着强度;超细晶粒金刚石薄膜减小了刀具与工件之间的摩擦,降低了刀具磨损,并使加工表面的表面粗糙度显著降低;使用改进预处理方法和变参数沉积工艺制备的超细晶粒金刚石涂层刀具的寿命达到未涂层刀具寿命的8倍以上.     

KDP晶体金刚石线锯切割表面缺陷分析

采用树脂金刚石线锯对KDP晶体进行了锯切实验,使用扫描电子显微镜对KDP晶体锯切的表面缺陷进行了分析,分析了走丝速度和工件进给速度对KDP晶体表面缺陷特征的影响.分析发现线锯锯切的晶片表面缺陷主要有呈锯齿状形态的沟槽、表面破碎、划痕、橘皮状的外观、凹坑、以及锯切表面嵌入脱落磨粒和切屑.走丝速度增大,工件进给速度降低,锯切材料的表面缺陷逐渐由以脆性破碎凹坑为主转变为以材料微切削去除留下的沟痕为主.锯丝表面脱落的金刚石磨粒在锯切过程中在锯丝压力作用下挤压嵌入或冲击加工表面造成凹坑,对材料表面和亚表面质量的损害严重.其分析结果为获得高质量的锯切表面,进一步优化工艺参数提供了实验参考依据.     

超声辅助线锯切割SiC单晶实验研究

针对单晶SiC切割过程切割效率低,加工表面粗糙度和表面不平度差以及线锯磨损和断裂严重等问题,提出采用线锯横向施加超声振动的方法切割单晶SiC.通过实验对比研究了普通切割与超声辅助切割两种切割工艺,结果表明:与普通切割相比,超声辅助切割单晶SiC,锯切力减小37;～52;,且减小趋势随工件进给速度的增大更明显;切片表面粗糙度降幅约为26;～55;,晶片表面形貌均匀,无划痕,明显优于普通切割方法所获得的表面;线锯磨损降低约近40;;切割效率提高近56;.     

基于螺旋刻划方法的KDP晶体临界切削厚度研究

为了取得贴近切削加工的临界切削厚度,本文提出了一种采用金刚石刀具对KDP晶体进行螺旋刻划、基于所得刻槽微观形貌特征参数计算临界切削厚度的新方法;分析了切削速度和材料各向异性对临界切削厚度的影响;通过切削实验验证所得临界切削厚度.结果表明,晶体材料的各向异性对临界切削厚度有显著影响;在低速切削范围内,切削速度对临界切削厚度影响不显著;基于所得临界切削厚度选择切削参数,实现了KDP晶体全晶向延性域切削,取得了表面粗糙度为2.57 nm(Ra)的超光滑表面.     

单晶金刚石刀具切削各向同性热解石墨的磨损机理

为了研究各向同性热解石墨切削过程中单晶金刚石刀具磨损及其对加工质量的影响,对各向同性热解石墨材料进行了切削试验.观测了刀具磨损形貌的演变过程,分析了刀具磨损机理以及刀具磨损对加工表面质量的影响.研究结果表明,在切削距离逐渐增加的情况下,单晶金刚石刀具后刀面磨损区域逐渐增大,磨损形貌分为平行沟槽和微细网状两种.切削过程中产生的颗粒状切屑和交变应力分别是导致磨粒磨损和解理磨损的主要原因.切削距离300 m内,试件加工表面粗糙度值Ra在0.2～0.4 μm之间波动,切削距离达到l000 m以后,试件加工表面粗糙度值明显增大,但是保持了相对稳定,表面粗糙度值Ra约为0.8μm.     

微/纳米金刚石复合涂层刀具的制备及切削试验

利用化学气相沉积法在硬质合金基体上制备微/纳米金刚石复合涂层,采用扫描电镜、Raman光谱仪、洛氏硬度计、微粒喷浆试验仪对涂层进行微结构与性能表征,同时进行切削试验.结果表明:涂层表面晶粒细小,颗粒尺寸达到纳米级,涂层纯度高,膜/基结合力好,耐磨性高.切削试验结果显示:微/纳米金刚石复合涂层刀具切削加工工件的表面粗糙度比硬质合金刀具小,其表面粗糙度平均值为0.931μm;从后刀面磨损量结果看出微/纳米金刚石复合涂层刀具使用寿命长;从前、后刀面磨损形貌看出金刚石复合涂层结合力好,耐磨性高.     

往复式电镀金刚石线锯切割单晶硅片特性研究

通过往复式电镀金刚石线锯切割单晶硅片实验,分析了切片表面的微观形貌特点,研究了锯丝速度与进给速度对硅片的表面粗糙度、总厚度偏差(TTV)、翘曲度与亚表面损伤层厚度(SSD)的影响规律.结果表明:线锯锯切时材料以脆性模式去除,锯切表面的微观形貌呈现部分沟槽与断续划痕,并存在大量凹坑;锯丝速度增大,进给速度减小,表面粗糙度与SSD减小;锯丝速度增大,进给速度增大,硅片的翘曲度也随之增大;硅片TTV值与锯丝速度和进给速度的匹配关系相关.     

脆性材料切削温度理论模型及实验研究

通过将单次断裂扩展成连续断裂,并利用被加工面表面形貌面积和投影面积之比k1,计算断裂次数,根据脆性材料微观断裂机理的能量守恒原理,建立了脆性材料切削温度理论模型;使用硬质合金刀具切削氟金云母陶瓷,开展车削实验,验证模型可靠性;结果表明,建立的脆性材料切削温度理论模型,可以在一定范围内,对温度随工艺参数变化趋势进行预测.     

Surface enhanced Raman scattering phenomenon

Surface enhanced Raman scattering and surface enhanced fluorescence phenomena are the result of resonance excitation of localized surface plasmons in nanoparticles of some metals. By appropriate choice of the shape and size of metallic nanoparticles, the kind of adsorbed molecules and the wavelength of the exciting light, it is possible to achieve enhancement of the intensity of Raman scattering equal to 10¹²‐10¹⁴. This means that only some molecules inside the exciting light beam are sufficient to record the Raman spectrum. Electromagnetic and chemical mechanisms of enhancement of Raman scattered light and methods of roughness investigation of surfaces exhibiting this promising phenomenon are described in this paper. (© 2006 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

MOVPE生长GaN薄膜的表面吸附和扩散研究

利用量子化学计算方法,对MOVPE生长GaN薄膜的表面反应进行研究.特别针对反应前体GaCH3(简称MMG)在理想、H覆盖和NH2覆盖GaN(0001)面的吸附和扩散进行计算分析.通过建立3×3 超晶胞模型,优化计算了MMG在三种不同覆盖表面的稳定吸附位、吸附能和电子布居,搜寻了MMG在稳定吸附位之间的扩散能垒.计算结果表明:对于三种表面,MMG的稳定吸附位均为T4位和H3位,H3位比T4位略微稳定.MMG在NH2覆盖表面吸附能最大,在H覆盖表面吸附能最小,在理想表面吸附能居中.MMG中的Ga与不同的表面原子形成的化学键的键强的大小顺序为:Ga-N>Ga-Ga>Ga-H.相比于理想表面和H覆盖表面,MMG在NH2覆盖表面的扩散能垒最大,因此表面过量的NH2会抑制MMG的扩散.     

CdZnTe(110)面表面原子弛豫和表面态的研究

通过真空Ar+离子刻蚀获得理想清洁的(110)表面,采用低能电子衍射(LEED)观察了(110)面表面原子结构,观察到(110)面表面未发生重构.采用光电子能谱技术验证了(110)面表面原子结构发生了弛豫.采用角分辨光电子谱(angle-resolved photoemission spectropy)实验测量出在费米能级以下0.9eV处存在峰宽约为0.8eV的表面态.并估算出其表面电荷密度约为6.9×1014cm-2,亦即表面Te和Cd(Zn)原子各有一个悬键.     

From smooth to stepped,coarse and derivative high index facets on (111) facets of cubic bismuth phosphate crystal

The bcc like structure of cubic bismuth phosphate (Bi_13.1PO_δ) crystal, makes (111) facets hardly be exposed according to the Bravais rule. In this paper, we are focusing on the exposure of smooth (111) facets on cubic bismuth phosphate crystal, and particularly on the process of the smooth (111) facets transforming to stepped and coarse (111) facets by varying the growth conditions, such as the Bi: P ratio of the raw materials, pH values, EDTA concentrations, etc. The results revealed that lower Bi: P ratio was beneficial to smooth (111) facets and with a rise of Bi: P ratio, the (111) facets transformed from smooth surface to stepped and coarse surfaces. With a moderate Bi: P ratio and EDTA concentrations, novel facets with high index were derived on the (111) facets, which were deduced as (611) facets. Additionally, the growth mechanism of the process was summarized in terms of the growth units affected by the Bi: P ratio, pH values and the presence of EDTA.     

陶瓷材料疏水性能的研究进展

本文简述了疏水性表面的基本原理,分别从低表面能物质修饰和表面微细粗糙结构的构建两个方面,对疏水性陶瓷材料的制备技术和最新的成果进行了总结,介绍了其潜在的应用并对未来的研究方向作了展望.     

pH值对SiC单晶表面润湿性及电学性质的影响

采用液滴捕捉技术,测量了不同pH值下SiC单晶-水界面间的三相接触角,并通过理论计算,研究了不同pH值对SiC单晶表面张力、铺展系数、表面电势和表面电荷密度的影响.结果表明,水溶液在SiC单晶表面的三相接触角随着溶液pH值的增加先增大后降低,最大接触角出现在pH 5~6之间;在强酸性和强碱性环境中, SiC单晶表面润湿性较好,尤其在强碱性环境下,其表面润湿性能最好.由理论计算可知,当pH<5时,SiC单晶表面电势和表面电荷密度为正,且其值随着溶液pH值的减少而增加;当pH>6时,SiC单晶表面电势和表面电荷密度为负,且其绝对值随着溶液pH值的增加而增加.     

Vapour growth and morphology of PbBr2 crystals

In this paper, the vapour transport of PbBr₂ under vacuum during vacuum distillation refining and its condensation on the wall of the vessel were described. The macro‐ and micro morphologies of PbBr₂ crystals grown in the vessel (glass tube) were studied. The crystal shape changed dramatically depending on the positions of condensation in the vessel, i.e., the crystal shape varied from an isometric polyhedron to columnar crystals with facets, and to a massive crystal without facets with a rise in the wall temperature. These results were interpreted in terms of the concentration gradient of the molecules in the vessel, surface roughening and/or surface melting of the crystals. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

染料吸附对氯化银微晶表面结构的影响

利用微波吸收相敏检测技术测量了纯氯化银微晶的光电子衰减曲线,再结合光电子衰减动力学方程,确定了微晶表面和内部的电子陷阱参数,并以此为基础分析了染料的吸附对微晶表面结构的影响。发现吸附不仅会在微晶表面产生填隙银离子同时会对表面陷阱产生修饰作用,且随着染料吸附量的减少,产生银离子的作用退化并最终消失,而修饰作用凸现并逐渐增强,直至填隙银离子不再产生,修饰作用也达到了最大,随后修饰作用将随染料吸附量的继续减少而变弱。     

CdTe(110)表面原子与电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了CdTe(110)表面的原子和电子性质.结果表明,CdTe(110)理想表面在禁带中出现两个明显的表面态,弛豫后表层Cd原子和Te原子p态电子发生转移,Cd原子趋向于sp2平面杂化构型,Te原子趋向p3杂化的锥形构型.经过表面弛豫大大降低了表面能,增大了表面功函数,表面占据态和表面空态分别被推进价带顶之下和导带底之上,导致弛豫表面没有明显的表面态.     

NbB2（0001）表面性质的第一性原理研究

应用密度泛函理论的第一性原理的方法分析了两种不同终端的NbB2(0001)表面的几何结构和电子结构。结果表明:两种不同终端的(0001)表面结构弛豫主要发生在前三层,并且硼终端的表面弛豫程度小于铌终端表面的弛豫。表面能分析结果表明,终止于硼终端的(0001)表面结构在更宽的范围内具有较低的表面能,即硼终端的(0001)表面比铌终端的表面更稳定。进一步分析NbB2(0001)两种终端表面的电子结构表明:在金属铌和硼之间发生了电子转移,加强了化学键的相互作用,导致第一间层向内弛豫。对于铌终端的表面第一层铌转移到第二层的电子数比硼终端表面第二层铌转移到第一层的电子数多,这是导致铌终端表面弛豫程度大于硼终端表面的主要原因。