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隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前已能制作大顆粒人造單晶粒金剛石，可用于制作單晶金剛石刀具。
高速鋼、硬質(zhì)合金和陶瓷等刀具材料的主要硬質(zhì)成分是碳化物、氮化物以及氧化物。這些化合物的硬度*高達(dá)HV3000，但是加上制作刀具材料時(shí)的粘結(jié)劑后，其總體硬度在HV2000以下。對(duì)于現(xiàn)代某些硬質(zhì)材料的加工，上述刀具材料的硬度已不敷使用。于是超硬刀具材料的研制與應(yīng)用有了較大發(fā)展。超硬材料的化學(xué)成分以及形成硬度的規(guī)律與其他刀具材料不同，立方氮化硼是非金屬硼化物，而金剛石由碳元素轉(zhuǎn)化而成，它們的硬度都大大高于其他物質(zhì)。本文以人造金剛石為重點(diǎn)，研究其加工有色金屬的切削性能。
金剛石分為天然金剛石和人造金剛石。在幾千年前，人類(lèi)就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和使用天然金剛石，而人造金剛石的制造和應(yīng)用則僅經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間。人造金剛石又可根據(jù)制造方法的不同分為熱壓金剛石與氣相沉積金剛石等。
人造金剛石的研究始于1940年，*早的制造方法是在高溫高壓條件下轉(zhuǎn)化形成的，稱(chēng)之為熱壓法。
所用設(shè)備是六面頂或二面頂液壓機(jī)；原料是石墨片，與觸媒劑Ni-Mn片疊置于腔體中，在高溫高壓下，石墨片轉(zhuǎn)化為金剛石單晶體。這種方法制成的金剛石單晶體很細(xì)小，可制成單晶粉。
金剛石單晶粉可用于制作磨具和聚晶金剛石（PCD）及其復(fù)合片，用PCD及其復(fù)合片可制作刀具以及其他工具。制作金剛石膜，其中“熱絲CVD法”*為常用。其所用原料是乙醇、氫氣和甲烷。熱絲用Ta絲或W絲，加熱到20002500諶人亢突寮涫┘擁繆形成等離子體，使氫分子與含碳?xì)怏w分子離解，形成原子態(tài)氫和碳?xì)浠鶊F(tuán)，該基團(tuán)在原子氫的作用下，在適當(dāng)溫度的基體表面經(jīng)歷吸附、去氫等化學(xué)過(guò)程，形成金剛石碳結(jié)構(gòu)膜。
控制CVD中的各項(xiàng)工藝參數(shù)，能有效地控制鍍膜生長(zhǎng)的速率和成膜質(zhì)量，制成厚膜或薄膜金剛石。厚膜金剛石可用來(lái)制作切削加工用刀具和其他工具，如地質(zhì)鉆機(jī)上用的探鉆。
1PCD金剛石刀具加工鋁硅合金鋁硅合金是工業(yè)上用于制造汽車(chē)活塞的主要材料，因此在汽車(chē)行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。但鋁硅合金中的硬質(zhì)點(diǎn)使其難以用硬質(zhì)合金類(lèi)刀具加工，PCD金剛石刀具是目前已被證明用于加工該材料的理想刀具，我們用國(guó)產(chǎn)PCD刀具與國(guó)外生產(chǎn)的PCD刀具進(jìn)行切削對(duì)比試驗(yàn)，簡(jiǎn)介如下。
對(duì)比試驗(yàn)用的鋁硅合金經(jīng)固溶熱處理且進(jìn)行時(shí)效處理，硬度約為HBS100.其主要成分為：w（Si）=11%13%，w（Gu）本文選取的國(guó)產(chǎn)PCD刀具為冶金部超硬材料研究所研制，國(guó)外PCD為韓國(guó)的產(chǎn)品。采用的加工參數(shù)如下：切削深度aP幾何參數(shù)均為：前角K=，后角。=8°，主偏角=80°，刃傾角人=4°，刀尖圓弧半徑re=lmm.車(chē)削加工試驗(yàn)用的機(jī)床為德制VDF車(chē)床。獲得的PCD刀具磨損試驗(yàn)曲線如所示。雖然鋁硅合金的硬度不是很高，但在切削過(guò)程中常伴隨較嚴(yán)重的磨粒磨損，但用PCD刀具加工，刀具后刀面的磨損很慢，使用壽命以h計(jì)。被加工工件的加工表面質(zhì)量很好，國(guó)產(chǎn)PCD刀2種刀具加工有色金屬的表面粗糙度試驗(yàn)曲線具加工工件表面的粗糙度凡=.從可見(jiàn)，2種PCD車(chē)刀的切削性能在250min內(nèi)相差不大，證明國(guó)產(chǎn)PCD刀具已經(jīng)能很好地滿(mǎn)足了加工汽車(chē)活塞材料的要求。
2.2CVD厚膜金剛石加工鋯銅的磨損試驗(yàn)bookmark2車(chē)刀（7.=15.，/Ct=90，re=0.3mm）。車(chē)削加工試驗(yàn)用的機(jī)床為德制VDF車(chē)床。對(duì)比切削試驗(yàn)獲得的磨損試驗(yàn)曲線2CVD厚膜金剛石刀具加工有色金屬bookmark3 CVD厚膜金剛石（TFD）作為人造金剛石的一種，*初在電子工業(yè)中用于加工有色金屬。本文以無(wú)氧銅、鋯銅、鎳銅和工業(yè)純鈦為被加工材料，將TFD刀具（北京天地公司產(chǎn)品）與硬質(zhì)合金H19（相當(dāng)于M10）刀具進(jìn)行比較切削試驗(yàn)，得出2種刀具加工有色金屬的表面粗糙度數(shù)據(jù)，將TFD刀具與硬質(zhì)合金H19刀具進(jìn)行加工鋯銅的切削磨損對(duì)比試驗(yàn)，得出2種刀具的耐磨損數(shù)據(jù)。
2.1切削有色金屬的表面粗糙度對(duì)比試驗(yàn)bookmark4如所示。鋯銅是一種比較難以切削加工的材料，但從可見(jiàn)，TFD加工鋯銅的效果很好，遠(yuǎn)優(yōu)于硬質(zhì)合金H19.于啟勛?，F(xiàn)代工具材料系列講座（九）：超硬刀具材料一金剛石與立方氮化硼。機(jī)械工程師，2001（9）：6063.龐思勤，于啟勛。Ti（C，N）基硬質(zhì)合金刀具切削性能的研究北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1995（2）：168-173.方嘯虎。超硬材料科學(xué)與技術(shù)。北京：中，建材工業(yè)出版林景。超硬材料刀具切削性能實(shí)驗(yàn)研究：。北京：北京理工大學(xué)，2002.劉向東。金剛石涂層刀具切削性能及機(jī)理研究：北京：北京理工大學(xué)，1998.責(zé)任編輯周守清
來(lái)源：中國(guó)刀具網(wǎng)
