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稀土对金刚石-碳化钨超硬复合材料的影响

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一、Effect of Rare Earth on Diamond-Tungsten Carbide Super-Hard Composites(论文文献综述)

吴益雄,陈欣宏,黄云[1](2021)在《一种组切石材金刚石排锯的制作》文中研究指明为提高金刚石刀头的锋锐度、耐磨度,用国产替代进口,设计了一种夹层式金刚石排锯刀头切削部结构。刀头结构包括两层工作层,相邻两工作层之间为过渡层,通过精确控制工作层和过渡层的成分和形状,对刀头的导向性进行调制,并引入一种金属基添加稀土元素的结合剂配方进行键合。实验结果表明,金属基加稀土的夹层式刀头设计改善了金刚石粉粒与基体的焊接强度和刀头的锋利度,刀头硬度HRB值达到105~115,下刀速度27 cm/h,刀头耐磨度和锋利度均达到进口同类刀头标准。为减少排锯锯切过程中的谐振现象,设计了一种中间刀头间隔向两边逐次增大的非等距排布方式,对比国外同类排锯,在同等条件下,石材锯切损耗降低了5%~10%。

沈方韧[2](2021)在《富勒烯添加对高温高压下纳米聚晶金刚石的合成与性能影响》文中提出金刚石材料是自然界中最坚硬的材料。自然界中的金刚石为单晶,存在着各向异性,导致在加工和使用过程中受限制。在应用领域,大块单晶金刚石生产周期长,造价高昂,加工困难。聚晶金刚石因高韧性,无方向性,无解理面,可大块制备且便于加工等单晶金刚石不具有的优点受到人们的广泛关注与研究。工业上的聚晶金刚石通常是在高温高压条件下通过添加烧结助剂与金刚石粉进行烧结制备,但其硬度较单晶金刚石有显着降低。纳米聚晶金刚石具有与单晶金刚石相似的硬度,其各向同性使其在工业等方面具有很广阔的应用。但是纳米聚晶金刚石的合成需要极为苛刻的高温高压环境,阻碍了其在工业上的批量生产。工业上的高温高压环境产生一般依靠国产铰链式六面顶压机,达不到合成纳米聚晶金刚石的温压条件。纳米聚晶金刚石材料的生产目前还停留在实验研究阶段,在实验室中高温高压环境的产生一般依靠大腔体压机。在本工作中,我们首先实现了超越了常见商用Walker型大腔体压机的压力极限,通过对大腔体压机多级加压装置中的不同二级压砧材料的物性分析,选取晶粒尺寸小,粘结剂少,硬度高的二级压砧,同时在其基础上进行结构升级,在二级压砧的截角处增加了1°的倾斜面。通过对二级压砧的升级与改进,我们成功在Walker型大腔体压机中突破了商用型号达到的压力极限25-27GPa,实现了34.5GPa的超高压环境的产生。使用自行设计的二级压砧在高温高压条件下,我们制备了由富勒烯添加剂与纳米金刚石粉末烧结形成的纳米聚晶金刚石,实现了无杂质元素的全碳纳米聚晶金刚石的合成。并且系统研究了不同添加量对制备的纳米聚晶金刚石机械性能的影响。通过透射电镜,维氏硬度测量等表征,发现了适量的富勒烯添加可以显着提高烧结获得的纳米聚晶金刚石硬度,最高维氏硬度可达到145GPa,超过了最硬的单晶金刚石IIa型,略高于石墨合成的纳米聚晶金刚石。这主要可能是由于富勒烯在高温高压烧结过程中改善了纳米级金刚石在高温高压下的应力与结构转变,并增强了纳米晶界面的相互作用,从而提高了其硬度。通过添加较软的sp2碳富勒烯使其在烧结过程中减少纳米金刚石应力分布并增强晶界作用,合成的纳米聚晶金刚石的力学性能可以媲美石墨合成的纳米聚晶金刚石,为合成其它共价键化合物的途径提供了新思路,也为更低的温压条件实现纳米聚晶金刚石的工业化生产提供了可能。

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》文中提出近年来,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。

张绪良[4](2021)在《Cr-B-C镀层金刚石铁基复合材料及其地质钻头研究》文中进行了进一步梳理能源,作为经济发展的刚需,已经成为掣肘中国经济可持续发展的瓶颈。如何在现有国土上获取更多能用、易用的油气资源是一个亟待解决的难题。钻探作为直接获取油气资源的重要途径,是我们必须解决的科学问题。钻头作为钻探机具的重要组成部分之一,一次安全、高效、经济的钻探施工项目的完成,钻头的正确选用可以起到事半功倍的效果。我国目前钻探行业已逐步转向深部勘探,钻头难进尺、钻进效率低、钻探周期长、钻探成本高是一个普遍的现象。随着钻探深度的不断增长,钻遇地层愈加复杂,而坚硬致密弱研磨性地层一直是一个技术攻关的难点。钻头对地层的适应性决定了钻探周期的长短、钻探成本的高低。随着材料科学的发展,粘结剂的选取也从以往的钴基材料到铜基材料再到铁基材料。铁基粘结剂之所有能成为如今的热门研究对象,除了因为价格低廉,更主要的原因是其具有与金刚石润湿性好和烧结温度低的双重优点。但Fe作为C同素异构转化的催化剂,在高温低压的条件下,容易侵蚀金刚石形成脆性石墨界面层。通过在金刚石颗粒表面涂覆镀层设计粘结剂与金刚石的界面成分与结构是直接且有效的提高胎体对金刚石把持能力、避免石墨界面生成的方法。达到既能与金刚石形成良好的涂覆效果、构建稳固的化学结合,又能与胎体建立可靠的联结桥梁,有效传递应力,使胎体达到一定的强度。做到在钻进过程中既能在合适的时间出刃、增加钻进速度,又能不过早的出刃、延长使用寿命。本文通过高温固相合成法和熔盐法在金刚石表面涂覆了碳化硼、碳化铬和硼碳化铬(Cr-B-C)镀层。碳化硼镀层的成分为B4C,碳化铬镀层的成分为Cr3C2和Cr7C3,硼碳化铬镀层成分为Cr B、Cr2B、Cr3C2和Cr7C3。制备温度直接影响到金刚石表面涂覆镀层的成分、厚度和形貌。对于碳化硼镀层,利用高温固相合成法当制备温度为1200℃、保温6h可以在金刚石表面获得厚度为2μm的完整、均匀的B4C镀层;对于碳化铬镀层,利用熔盐法当制备温度为800~1100℃、保温2h可以制备不同组分的镀层,随着制备温度的升高,Cr7C3向Cr3C2转化,碳化铬镀层厚度从1.83μm增长到4μm;对于硼碳化铬镀层,采用两步合成法,先利用高温固相合成法在金刚石表面涂覆B4C镀层,然后利用熔盐法当制备温度为700~1200℃、保温2h在已涂覆B4C镀层的金刚石上制备Cr-B-C镀层,随着制备温度的升高,Cr-B-C镀层中硼化物(Cr B、Cr2B)向碳化物(Cr7C3、Cr3C2)转化,硼化物的存在能延缓Cr7C3向Cr3C2转化的温度,提高碳化物的形成温度,Cr-B-C镀层厚度从1μm增长到8μm。金刚石表面涂覆镀层有助于增强抗氧化性。未镀层金刚石在空气中仅能最高耐受720℃的温度,B4C镀层金刚石可以耐受到1090℃,Cr-B-C镀层金刚石最高可以耐受到1151℃。金刚石表面涂覆镀层的成分和厚度不影响其静压强度,但表面涂覆Cr-B-C镀层可以使金刚石在1200℃空气中热处理后维持其静压强度。本文利用粉末冶金法,在850℃、30MPa的条件下保温5min,分别制备了含碳化硼、碳化铬和硼碳化铬镀层金刚石铁基复合材料及其相应的地质孕镶金刚石钻头。金刚石表面涂覆Cr-B-C镀层有助于避免Fe基粘结剂对金刚石的侵蚀,改善金刚石与Fe基胎体的界面结合能力,缩小界面间隙,密实化胎体,提高胎体对金刚石的把持力,从而提高金刚石复合材料的强度和耐磨性。金刚石表面涂覆碳化铬镀层及Cr-B-C镀层的合成温度分别在900℃和1000℃时,其具有最好的物理力学性能。Cr-B-C镀层(1000℃)铁基金刚石复合材料相对于不镀层、碳化硼、碳化铬镀层(900℃)金刚石复合材料,其相对密度分别增加了2.63%、1.85%、1.76%,达到了99.34%;抗弯强度分别提高了21.8%、15.7%、16.9%,达到了1405.6MPa;磨耗比分别提高了34.8%、39.4%、33.3%,达到了1025.9。Cr-B-C镀层铁基孕镶金刚石钻头在机械钻速略微增加的同时,使用寿命大幅增加,且钻头磨损量下降。与常规无镀层钻头相比,Cr-B-C镀层钻头在维持钻速的前提下,寿命增加了33.2%,钻头单位进尺磨损量下降了9.6%;与B4C镀层钻头相比,寿命增加了35.1%,钻头单位进尺磨损量减少了57.1%。Cr-B-C镀层钻头寿命的提高、磨损量的下降与金刚石和胎体的界面强度提高有关。此外,因胎体对金刚石把持能力的提高,Cr-B-C镀层铁基孕镶金刚石钻头在实际钻进过程中可适当提高钻压使用,增加金刚石压入岩石的深度,进而增加钻进速度。

胡龙涛[5](2020)在《金刚石工具制品MAX相结合剂自蔓延烧结工艺研究》文中认为近年来三元MAX相材料因独特的物理和化学性能已成为材料领域研究的热点,它既具有金属良好的导热和加工性能,同时又具有陶瓷的高熔点、高热稳定性和良好的抗氧化性能,将其作为金刚石工具制品结合剂,有望解决传统金属或陶瓷结合剂材料存在的强度和耐磨性难以匹配问题。同时传统的热压和无压烧结制备MAX相材料过程中存在样品尺寸受限、烧结周期长、能耗高等问题,需要探索一种与MAX相金刚石工具结合剂相适应的绿色、节能的烧结方法。本文以Ti3AlC2、Ti3SiC2两种典型的MAX相结合剂为研究对象,采用高温自蔓延烧结方法制备出MAX相/金刚石复合材料结合剂,研究了原料配方(三组元配比、金刚石磨料粒径、金刚石磨料含量等)、自蔓延烧结工艺参数(自蔓延反应诱发温度、烧结时间等)对烧结后MAX相样品微结构和性能的影响,确定高温自蔓延烧结制备MAX相的最佳工艺条件。采用XRD、SEM等现代分析方法研究了自蔓延烧结样品的物相组成、断口形貌、结合剂对金刚石磨料把持状态等微结构参数,并对自蔓延烧结机制进行了分析。(1)Ti3AlC2的自蔓延反应诱发温度为950℃,而Ti3SiC2在820℃即可诱发自蔓延反应。采用样品的相对密度和硬度作为评价指标,通过正交实验设计发现自蔓延烧结Ti3AlC2的最佳烧结条件为:nTi:nAl:nC=3:1.2:2、烧结温度1300℃、烧结时间为5min,并对不同条件下烧结的样品进行了XRD和SEM微结构表征,从微观层面说明了最佳工艺条件的合理性。在Ti3AlC2原料中添加0.2%的Si作为烧结反应助剂,有助于增加反应生成对应的MAX相纯度。(2)金刚石的粒径和含量影响自蔓延反应样品中磨料的结合状态。当金刚石粒度为140/170目、质量浓度10%时,自蔓延烧结样品中的Ti3AlC2相纯度最高,结合剂与金刚石颗粒的包镶结合效果最好;而Ti3SiC2样品自蔓延烧结的最佳金刚石粒度为140/170目,质量浓度为5%。(3)适当提高Ti3SiC2配方中Si的含量有利于提高样品的MAX相纯度,最佳摩尔比为nTi:nSi:nC=3:1.3:2;在Ti3SiC2原料中添加0.2%的Sn烧结助剂有利于提高样品的纯度,而添加同浓度的Al作为烧结助剂效果不明显。

魏超[6](2020)在《基于喷雾冷却—激光刻蚀的金刚石涂层硬质合金衬底复合预处理方法研究》文中进行了进一步梳理在硬质合金刀具表面沉积高质量金刚石涂层可显着改善刀具的切削性能,但较差的金刚石涂层-硬质合金衬底膜基结合性能一直制约着金刚石涂层刀具在精密加工领域的推广应用,影响硬质合金衬底与金刚石涂层间结合力的关键因素是硬质合金中钴粘结相的催石墨化作用。两步法可有效的去除硬质合金表面的钴粘结相,是硬质合金衬底预处理最常用的方法之一,然而该方法也存在首环节效率不高、粗化效果不可控、产生大量化学废液等问题。近年来可见大量应用激光直写技术对涂层刀具衬底进行预处理的报导,主要原理是利用激光热源直接将衬底表面粗化或形成特定织构,从而增加涂层与衬底之间的机械咬合力,改善刀具切削性能。激光直接作用于靶材表面会由于热影响区的存在使工件表面产生熔渣、裂纹等缺陷,应采取适当的冷却手段对热影响区范围进行有效的控制。本文针对目前硬质合金刀具预处理中存在的不足,以改善硬质合金衬底上CVD金刚石涂层质量、提高膜基附着强度、探索衬底预处理方法为研究目的,提出喷雾冷却辅助的激光预处理方法,主要内容如下:(1)以金刚石在硬质合金材料表面的生长机理为基础,总结和分析了硬质合金衬底表面金刚石涂层沉积所面临的主要问题。综述了近五年有关硬质合金衬底预处理方法及原理,深入探讨了激光预处理对硬质合金衬底的作用机理及对金刚石涂层沉积质量的影响;(2)基于离散相(DPM)模型开展了喷雾冷却换热的数值计算研究,建立了喷雾冷却模型,模拟了不同雾化压力、喷嘴孔径、喷嘴倾角及高度对喷雾雾化特性及冷却特性的影响;(3)应用响应曲面回归分析开展了硬质合金表面喷雾-激光复合预处理实验研究。分析了预处理工艺参数对衬底预处理效果的影响规律及各因素间的交互作用情况。定义了一个预处理质量因子Qi以量化的评价预处理效果;(4)通过响应曲面回归构建了响应结果的预测模型,采用最速上升法进行预处理工艺寻优,对预测模型的可靠性进行了实验验证;通过金刚石涂层沉积实验证明了预处理质量因子Qi作为评价预处理效果标准的适用性。图[71]表[27]参[186]

杨雪峰[7](2020)在《石墨烯纳米片改性PDC复合材料及性能研究》文中认为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。

潘彦鹏[8](2019)在《双镀层法制备金刚石/铜复合材料及其性能研究》文中研究指明金刚石/铜复合材料因具有高导热、低热膨胀、各向同性等优点,作为新一代电子封装材料得到世界范围内的广泛关注。本论文针对金刚石/铜复合材料存在界面结合强度低和金刚石颗粒分布不均匀等难点,提出采用双镀层金刚石颗粒结合冷压真空液相烧结的方法来制备高性能金刚石/铜复合材料。重点研究了金刚石表面镀碳化物和化学镀铜对复合材料显微组织、界面结合、热物理性能以及力学性能的改善,制备了具有高体分、高性能的金刚石/铜复合材料,研究表明:采用盐浴法在金刚石表面镀Mo、W以及磁控溅射法在金刚石表面镀Zr对金刚石进行表面改性可有效提高金刚石与铜基体的润湿性。在1000℃反应20~60min进行镀Mo,MoO3粉末与金刚石表面反应被还原为低价态的MoO2,随着反应过程中MoO2完全反应生成Mo2C后,在金刚石表面形成一层均匀连续的Mo2C镀层。在1050℃反应10~30min进行镀W,W03被还原为低价态的W02,随着反应的进行逐渐生成W、W2C和WC,直至W02反应完全,金刚石表面形成W/W2C/WC镀层。采用高纯Zr为靶材,在金刚石表面磁控溅射镀Zr,在700℃热处理5~30min,使金刚石表面与Zr部分反应,形成内层为ZrC,外层为Zr的ZrC/Zr镀层结构。对镀碳化物后的金刚石进行化学镀铜,镀铜量占双镀层金刚石颗粒的体积分数为5~50vol.%。并通过与铜粉混合后冷压压制成形预制坯,放置于石墨模具中在1100℃进行真空液相烧结60min,研究表明,直接采用50~70 vol.%Diamond-Cu双镀层颗粒取代铜粉添加制备的复合材料的相对密度最高,达到99%以上。复合材料的热导率(TC)随着金刚石体分的增加而逐渐上升,当金刚石体分达到65vol.%时热导率性能最高,对于50~70vol.%金刚石/铜复合材料,采用Cu-Mo2C-Diamond、Cu-W/W2C/WC-Diamond、Cu-Zr/ZrC-Diamond双镀层金刚石颗粒制备的复合材料TC分别为565~622 W·m-1·K-1、588~672 W·m-1·K-1、615~720W·m-1·K-1。结合AMM模型与H-J模型分析,相比于镀覆元素类型,镀层厚度对界面热阻起决定性作用,与镀Mo、W相比,采用镀ZrC/Zr金刚石在烧结过程中,外层Zr元素扩散入铜基体,而较薄的ZrC镀层存留于界面处,厚度仅为300nm,有效降低了界面热阻。复合材料的热膨胀系数(CTE)随着金刚石含量的上升逐渐下降,单一金刚石体分的金刚石/铜复合材料的热膨胀系数随着温度的升高稳步提升,采用Cu-Mo2C-Diamond、Cu-W/W2C/WC-Diamond、Cu-Zr/ZrC-Diamond双镀层金刚石颗粒制备的复合材料的CTE分别为5.40~7.63×10-6K-1、4.71~6.98×10-6 K-1、4.33~6.62×10-6K-1。通过Kerner模型、Turner模型与实验值进行对比,发现50~70vol.%金刚石/铜复合材料的CTE值更接近于Kerner理论曲线,说明升温过程中剪切应力与正应力同时存在于复合材料中。采用镀 Cu-Mo2C-Diamond、Cu-W/W2C/WC-Diamond、Cu-Zr/ZrC-Diamond双镀层金刚石颗粒制备的50vol.%金刚石/铜复合材料的抗弯强度分别达到178MPa、213MPa、365MPa。镀碳化物层提高了界面润湿性,同时镀铜层取代铜粉添加有效改善了金刚石颗粒分布的均匀性,使力学性能得到显着提升。镀ZrC/Zr金刚石中,ZrC与金刚石表面形成良好的化学键合,外层Zr元素在液相烧结过程中逐渐扩散入铜基体形成稳定的扩散结合,增加了界面在剪切应力作用下的切变阻力,使复合材料具有更为优异的力学性能。

马凯[9](2019)在《硅、碳基负极电化学性能的研究以及高压装置的设计试制》文中指出随着社会的发展,较低比容量的商业石墨负极已无法满足日益增长的能源需求。我们尝试制备了高容量的硅基复合电极材料,希望能缓解硅的体积膨胀,又避免硅的不良导电性带来的容量衰减问题;使用熔盐锌热法制备了三维多孔碳材料,用于高倍率的钾离子电池负极。主要内容有:(1)为了改善硅的导电性,将硅与金属锗进行了复合。锗的导电性远大于硅,而且可以与金属锂形合金储锂。电极物质荷载量1mgcm-2左右时,纯硅和SG-4初始放电和充电容量分别为3216.2/2532.7和2780.4/1964.6 mAh g-1,库伦效率分别为78.7%和70.6%。与纯硅相比,硅/锗复合物表现出更好的循环性能。电流密度为0.6 Ag-1时,经150圈充放电循环后纯硅容量由3114 mAh g-1降至637 mAh g-1,SG-4 由 2040.3 mA h g-1 降至 1761.0 mAh g-1,容量保持率较好。电流密度分别为0.2,0.6,1.2,2.4,5 and 10Ag-1时对应SG-4比容量分别为2207.2,1899.2,1535.9,1103.6,800.6 和 542 mAh g-1。当电流密度为 2 Ag-1 时,经 500圈循环后SG-4比容量仍高达1415.5 mA hg-1。(2)研究了作为钾离子负极材料的碳,采用熔盐锌热法,以蔗糖为前驱体成功制备了三维多孔碳材料,并将其用作钾离子电池负极材料。所制备的三维多孔碳具有大量相互贯通的孔道,有效地缓解了电极在充放电循环过程中的体积效应,电解液对电极的浸润性得到提高,钾离子扩散路径缩短,因此循环稳定性和倍率性能得到提升。3-D多孔碳电极在0.5 Ag-1的电流密度下,经2500次循环后比容量仍可达174.6 mAh g-1,甚至在4.4 A g-1的高倍率下容量仍保持在170 mAh g-1,是一种极具前景的钾离子电池负极材料。(3)高压实验的研究往往与设备的研究是分不开的,目前,能够在高压下实现稳定压力并且适应各种化学反应体系的高压装置很少。试制了两面顶高压实验装置和稳定压力反应器,可以研究一些压力不高以及有液体反应物的体系。设计这种装置的目的是在化学反应过程中出现压力波动时及时稳定压力。装置设计和实验表明可稳定压力高压装置结构是可行的,具备良好应用前景。

吴燕平,燕青芝[10](2019)在《金属结合剂金刚石工具研究进展》文中认为金刚石工具广泛用于天然石材、陶瓷、玻璃、混凝土、硬质合金等的磨削和切割,金属结合剂金刚石工具因具有良好的机械和热学性能而成为金刚石工具的主力军。随着新型陶瓷混凝土等加工对象的不断出现和变化,要求金刚石工具要持续改进,以提高其切削效率、减少自身磨损、同时降低其制造和使用成本。本文综述了人造金刚石颗粒的性能、不同类型金属结合剂的成分组成和基本性能、金刚石与金属结合剂的界面结合状态以及提高其结合强度的措施,并对金属结合剂金刚石工具的发展作了进一步展望。

二、Effect of Rare Earth on Diamond-Tungsten Carbide Super-Hard Composites(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、Effect of Rare Earth on Diamond-Tungsten Carbide Super-Hard Composites(论文提纲范文)

(1)一种组切石材金刚石排锯的制作(论文提纲范文)

0 引言
1 组切石材金刚石排锯制作工艺
2 组切石材金刚石排锯关键技术研究
    2.1 夹层式排锯刀头结构设计
    2.2 金刚石排锯刀头材料工艺配方试制
        2.2.1 工作层工艺配方
        2.2.2 过渡层工艺配方
    2.3 金刚石排距刀头的排布工艺设计
3 结束语

(2)富勒烯添加对高温高压下纳米聚晶金刚石的合成与性能影响(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 纳米聚晶复合材料
    1.2 晶界理论的研究
    1.3 纳米碳材料
        1.3.1 富勒烯
        1.3.2 纳米聚晶金刚石
    1.4 纳米聚晶金刚石的力学性质
    1.5 本论文研究的意义
    1.6 论文的主要内容
第二章 高压实验技术与仪器简介
    2.1 高压技术发展
    2.2 Walker型大腔体压机
        2.2.1 Walker型大腔体压机样品组装
        2.2.2 Walker型大腔体压机的压力标定
第三章 Walker型大腔体压机中超高压环境的产生:“ZK”型号新型多级压砧装置的压力标定
    3.1 研究现状
    3.2 实验介绍
    3.3 实验结果与讨论
    3.4 本章小结
第四章 富勒烯添加对纳米聚晶金刚石合成与性质的影响
    4.1 研究现状
    4.2 实验样品制备
    4.3 实验结果与讨论
    4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
作者简介及攻读硕士期间发表文章
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)Cr-B-C镀层金刚石铁基复合材料及其地质钻头研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及选题意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 钻头胎体中粘结剂研究现状
        1.2.2 金刚石表面镀层研究现状
    1.3 存在的问题及发展趋势
    1.4 研究内容与技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
第2章 材料制备及试验方法
    2.1 试验材料及设备
        2.1.1 试验材料
        2.1.2 试验设备
    2.2 金刚石表面镀层制备
        2.2.1 镀层方法
        2.2.2 碳化硼镀层制备
        2.2.3 碳化铬镀层制备
        2.2.4 硼碳化铬镀层制备
    2.3 金刚石铁基合金粘结剂复合材料制备
    2.4 不同镀层孕镶金刚石钻头制备
        2.4.1 烧结工艺的选择
        2.4.2 烧结参数的选择
        2.4.3 孕镶金刚石钻头设计
    2.5 微观表征
    2.6 性能测试
        2.6.1 相对密度
        2.6.2 压入硬度
        2.6.3 静压强度
        2.6.4 抗氧化性
        2.6.5 抗弯强度
        2.6.6 磨耗比
        2.6.7 钻进试验
第3章 碳化硼镀层对铁基合金粘结剂复合材料性能的影响机制
    3.1 引言
    3.2 金刚石表面镀碳化硼工艺研究
        3.2.1 镀层制备
        3.2.2 微观表征
        3.2.3 性能测试
        3.2.4 分析与讨论
    3.3 碳化硼镀层金刚石铁基合金粘结剂复合材料制备
        3.3.1 复合材料制备
        3.3.2 试验结果
        3.3.3 分析与讨论
    3.4 本章小结
第4章 碳化铬镀层对铁基合金粘结剂复合材料性能的影响机制
    4.1 引言
    4.2 金刚石表面镀碳化铬工艺研究
        4.2.1 镀层制备
        4.2.2 试验结果
        4.2.3 分析与讨论
    4.3 碳化铬镀层金刚石铁基合金粘结剂复合材料制备
        4.3.1 复合材料制备
        4.3.2 试验结果
        4.3.3 分析与讨论
    4.4 本章小结
第5章 硼碳化铬镀层对铁基合金粘结剂复合材料性能的影响机制
    5.1 引言
    5.2 金刚石表面镀硼碳化铬工艺研究
        5.2.1 镀层制备
        5.2.2 试验结果
        5.2.3 分析与讨论
    5.3 硼碳化铬镀层金刚石铁基合金粘结剂复合材料制备
        5.3.1 复合材料制备
        5.3.2 试验结果
        5.3.3 分析与讨论
    5.4 本章小结
第6章 不同镀层铁基孕镶金刚石钻头室内钻进试验
    6.1 引言
    6.2 钻头制备与钻进试验方法
    6.3 试验结果
    6.4 分析与讨论
    6.5 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢

(5)金刚石工具制品MAX相结合剂自蔓延烧结工艺研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 金刚石工具制品结合剂概述
        1.1.1 孕镶金刚石工具结合剂的特点
        1.1.2 金属基结合剂简介
        1.1.3 陶瓷结合剂简介
    1.2 MAX相结合剂在金刚石工具制品中的应用
        1.2.1 MAX相材料简介
        1.2.2 MAX相在金刚石工具制品中的应用
        1.2.3 典型MAX相结合剂金刚石制品的烧结方法
    1.3 自蔓延烧结制备MAX相结合剂金刚石制品
        1.3.1 自蔓延高温合成技术简介
        1.3.2 高温自蔓延合成技术在材料制备中的应用
        1.3.3 自蔓延烧结在金刚石工具制品烧结方面的应用
    1.4 本文选题意义及研究内容
        1.4.1 选题意义
        1.4.2 研究内容
第二章 实验材料及研究方法
    2.1 实验材料及设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验设备
    2.2 研究方法
    2.3 材料微结构表征方法
        2.3.1 物相分析
        2.3.2 断口形貌分析
        2.3.3 差热分析仪
    2.4 材料力学性能测试
        2.4.1 相对致密度测定
        2.4.2 硬度测试
第三章 Ti_3AlC_2结合剂/金刚石复合材料的自蔓延高温烧结工艺
    3.1 前言
    3.2 实验方法
        3.2.1 Ti_3AlC_2配方的烧结制度和实验过程
        3.2.2 自蔓延反应现象
        3.2.3 加热温度对反应的影响
    3.3 3Ti-Al-2C 材料的自蔓延烧结工艺探索
        3.3.1 差热分析确定 3Ti-Al-2C 自蔓延反应诱发温度
        3.3.2 3Ti-Al-2C 正交实验及其结果分析
        3.3.2.1 正交实验的设计
        3.3.2.2 正交实验的结果
        3.3.2.3 实验结果分析与讨论
        3.3.3 样品物相结构及断口形貌表征
        3.3.4 基体原料中Al含量变化对样品微结构的影响
    3.4 金刚石粒度与含量的变化对复合材料的影响
        3.4.1 物相表征结果与分析
        3.4.2 断口形貌表征结果与分析
        3.4.3 烧结助剂对样品物相和形貌的影响
    3.5 本章小结
第四章 Ti_3SiC_2结合剂/金刚石复合材料的自蔓延高温烧结工艺
    4.1 前言
    4.2 实验方法
    4.3 3Ti-Si-2C材料的自蔓延烧结工艺探索
        4.3.1 差热分析确定3Ti-Si-2C自蔓延诱发温度
        4.3.2 烧结温度对3Ti-Si-2C样品物相组成的影响
    4.4 原料配比对反应合成Ti_3SiC_2的影响
        4.4.1 Si含量对Ti_3SiC_2 样品物相的影响
        4.4.2 Si含量对Ti_3SiC_2 样品微观形貌的影响
        4.4.3 Al的助剂含量对3Ti-1.0Si-2C反应体系产物成分的影响
        4.4.4 Sn的助剂含量对3Ti-1.0Si-2C反应体系产物成分的影响
    4.5 金刚石粒度和含量的变化对自蔓延烧结的影响
        4.5.1 金刚石粒度与含量对样品物相的影响
        4.5.2 金刚石粒度与含量对样品微观形貌的影响
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录
    附录A 硕士期间发表的论文
    附录B 硕士期间申请国家专利

(6)基于喷雾冷却—激光刻蚀的金刚石涂层硬质合金衬底复合预处理方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 基于硬质合金衬底的金刚石涂层制备机理
        1.2.1 金刚石异质外延生长概述
        1.2.2 硬质合金材料的性质
    1.3 金刚石在硬质合金表面的生长
    1.4 金刚石涂层的硬质合金衬底预处理原理及方法
        1.4.1 影响硬质合金衬底上金刚石薄膜沉积的主要因素
        1.4.2 硬质合金衬底钴不利相的消除
    1.5 硬质合金衬底表面织构化
        1.5.1 金刚石涂层刀具衬底织构化的目的意义
        1.5.2 织构化刀具切削性能提升原理
        1.5.3 刀具表面织构的副作用
        1.5.4 刀具表面织构成形方法及形式
    1.6 涂层刀具的激光预处理研究概述
        1.6.1 激光的刻蚀及熔融
        1.6.2 激光作用对表面钴相的调控
        1.6.3 激光作用下硬质合金表面衍生物的产生
        1.6.4 LST技术的其他共性问题
    1.7 本文主要研究内容
    1.8 本章小结
第二章 喷雾冷却换热的数值模拟
    2.1 引言
    2.2 喷雾冷却换热机理
        2.2.1 临界区—膜态沸腾区
        2.2.2 两相区—核态沸腾区
        2.2.3 单相区—无沸腾区
    2.3 喷雾冷却数学模型
        2.3.1 连续相模型
        2.3.2 湍流模型
        2.3.3 离散相模型
        2.3.4 壁膜模型
        2.3.5 其他初始条件设置
    2.4 喷嘴参数对冷却换热的影响
        2.4.1 雾化压力对喷雾冷却特性的影响
        2.4.2 喷嘴孔径对喷雾冷却特性的影响
        2.4.3 喷嘴高度对喷雾冷却特性的影响
        2.4.4 喷嘴倾斜角度对喷雾冷却特性的影响
    2.5 本章小结
第三章 实验材料、设备及方法
    3.1 引言
    3.2 实验流程
        3.2.1 总体介绍
        3.2.2 实验可行性分析
    3.3 激光预处理实验材料及设备
        3.3.1 刀具材料
        3.3.2 激光加工实验设备
        3.3.3 喷雾冷却系统介绍
        3.3.4 酸洗刻蚀溶液配方
    3.4 金刚石涂层沉积实验设备及工艺
    3.5 实验方案设计与表征
        3.5.1 单因素实验
        3.5.2 响应面分析
    3.6 本章小结
第四章 喷雾条件下激光预处理实验研究
    4.1 引言
    4.2 单因素对硬质合金衬底预处理的影响
        4.2.1 激光输出功率对硬质合计衬底表面预处理的影响
        4.2.2 激光扫描速度对硬质合计衬底表面预处理的影响
        4.2.3 激光扫描间距对硬质合计衬底表面预处理的影响
        4.2.4 喷雾冷却对激光预处理结果的影响
    4.3 预处理效果响应结果的简化
        4.3.1 粗糙度及钴相含量对预处理结果影响的初步分析
        4.3.2 激光预处理效果因子Qi的定义
    4.4 激光预处理参数对硬质合金表面质量的响应曲面分析
        4.4.1 响应曲面分析中各因素水平的选择
        4.4.2 预处理参数对衬底表面粗糙度的响应面回归分析
        4.4.3 预处理参数对衬底表面钴相含量的响应面回归分析
    4.5 基于响应曲面分析的激光预处理工艺参数优化
        4.5.1 激光参数对预处理质量影响的响应面回归设计
        4.5.2 模型方差分析及改进
        4.5.3 残差及效应因子分析
        4.5.4 预处理工艺参数的优化(Q_i寻优,望大)
    4.6 模型实验验证
        4.6.1 回归模型可靠性验证
        4.6.2 金刚石涂层沉积实验验证
    4.7 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作存在的不足及展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要成果和荣誉

(7)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

(8)双镀层法制备金刚石/铜复合材料及其性能研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 电子封装材料概述
        2.1.1 电子封装材料性能指标
        2.1.2 电子封装材料发展历程
    2.2 金刚石增强导热复合材料
        2.2.1 金刚石/银复合材料
        2.2.2 金刚石/铝复合材料
        2.2.3 金刚石/铜复合材料
    2.3 金刚石/铜复合材料制备方法
        2.3.1 SPS烧结法
        2.3.2 PPS烧结法
        2.3.3 热压烧结法
        2.3.4 无压熔渗法
        2.3.5 辅压熔渗法
        2.3.6 高温高压法
        2.3.7 无压烧结法
    2.4 金刚石/铜复合材料的界面研究现状
        2.4.1 基体合金化
        2.4.2 金刚石表面改性
    2.5 金刚石/铜复合材料的物理性能
        2.5.1 金刚石/铜复合材料的导热性能
        2.5.2 金刚石/铜复合材料的热膨胀性能
        2.5.3 金刚石/铜复合材料的力学及加工性能
    2.6 选题背景及意义
3 研究内容和实验方法
    3.1 研究内容
    3.2 实验方法
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 复合材料制备方法
    3.3 材料性能测试
        3.3.1 密度及相对密度测量
        3.3.2 热导率测量
        3.3.3 热膨胀系数测量
        3.3.4 力学性能测量
        3.3.5 微观组织与物相分析
    3.4 技术路线
4 金刚石表面改性研究
    4.1 引言
    4.2 盐浴镀覆工艺
        4.2.1 金刚石表面盐浴镀碳化钼
        4.2.2 金刚石表面盐浴镀碳化钨
    4.3 金刚石表面磁控溅射镀锆
    4.4 本章小结
5 金刚石表面镀铜研究
    5.1 化学镀铜工艺
        5.1.1 金刚石颗粒表面直接镀铜的研究
        5.1.2 金刚石颗粒表面二次镀铜的研究
    5.2 双镀层金刚石颗粒形貌及粒度分析
        5.2.1 碳化铝表面镀铜的双镀层金刚石
        5.2.2 碳化钨表面镀铜的双镀层金刚石
        5.2.3 锆表面镀铜的双镀层金刚石
    5.3 双镀层金刚石颗粒显微硬度分析
    5.4 本章小结
6 金刚石/铜复合材料的显微组织
    6.1 金刚石/铜复合材料的相对密度
    6.2 金刚石/铜复合材料的组织分析
        6.2.1 镀碳化钼金刚石/铜复合材料的相组成
        6.2.2 镀碳化钨金刚石/铜复合材料的相组成
        6.2.3 镀锆金刚石/铜复合材料的相组成
    6.3 本章小结
7 金刚石/铜复合材料的热物理性能
    7.1 金刚石/铜复合材料的热导率
        7.1.1 镀碳化钼金刚石/铜复合材料的热导率
        7.1.2 镀碳化钨金刚石/铜复合材料的热导率
        7.1.3 镀锆金刚石/铜复合材料的热导率
        7.1.4 双镀层金刚石/铜复合材料热导率对比
    7.2 金刚石/铜复合材料热膨胀性能研究
        7.2.1 镀碳化钼金刚石/铜复合材料热膨胀性能研究
        7.2.2 镀碳化钨金刚石/铜复合材料热膨胀性能研究
        7.2.3 镀锆金刚石/铜复合材料热膨胀性能研究
    7.3 金刚石/铜复合材料的力学性能
        7.3.1 镀碳化钼金刚石/铜复合材料的力学性能研究
        7.3.2 镀碳化钨金刚石/铜复合材料的力学性能研究
        7.3.3 镀锆金刚石/铜复合材料的力学性能研究
    7.4 本章小结
8 结论
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

(9)硅、碳基负极电化学性能的研究以及高压装置的设计试制(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 电池
        1.1.1 化学电池
        1.1.2 锂离子电池
    1.2 锂离子电池负极材料研究现状
        1.2.1 碳负极研究现状
        1.2.2 硅负极材料研究现状及存在的问题
        1.2.3 其他负极材料研究现状及存在的问题
    1.3 本论文硅锗负极材料研制部分选题背景及主要研究内容
    参考文献
第2章 硅/锗复合物的制备及其电化学性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂与仪器
        2.2.2 硅锗复合材料的制备
        2.2.3 硅锗复合材料的表征
        2.2.4 电化学性能测试
    2.3 结果与讨论
    2.4 本章小结
    参考文献
第3章 熔盐锌热法制备三维多孔碳用于高性能钾离子电池负极材料
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 三维多孔碳的制备
        3.2.2 电池的组装
        3.2.3 材料表征与电化学性能测试
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章小结
    参考文献
第4章 高压装置研究进展
    4.1 高压的定义及分级问题
    4.2 高压技术史
    4.3 产生高压的设备及基本工作原理
        4.3.1 高压装置的几种结构
        4.3.2 适用于几乎所有高压装置的核心力学问题
        4.3.3 高压装置中用到的材料的性质
        4.3.4 高压装置的压机框架及施力机构
        4.3.5 装置大型化
    4.4 论文本部分研究课题、内容及选题依据
    参考文献
第5章 两面顶高压装置和高压压力稳定器的设计和试制
    5.1 两面顶高压装置主要组成部分
    5.2 两面顶高压装置研制情况及存在问题和下一步改进计划
    5.3 一种通过高压气体维持恒定压力的高压高温反应器的设计
    5.4 本章小结
    参考文献
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
致谢

(10)金属结合剂金刚石工具研究进展(论文提纲范文)

1 金刚石磨粒的特性
2 金属结合剂基体特性
3 金刚石与金属结合剂的界面结合
4 金属结合剂金刚石工具
    4.1 金属–陶瓷复合结合剂
    4.2 多孔金属结合剂
5 结语和展望

四、Effect of Rare Earth on Diamond-Tungsten Carbide Super-Hard Composites(论文参考文献)

  • [1]一种组切石材金刚石排锯的制作[J]. 吴益雄,陈欣宏,黄云. 机电工程技术, 2021(06)
  • [2]富勒烯添加对高温高压下纳米聚晶金刚石的合成与性能影响[D]. 沈方韧. 吉林大学, 2021(01)
  • [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]Cr-B-C镀层金刚石铁基复合材料及其地质钻头研究[D]. 张绪良. 吉林大学, 2021(01)
  • [5]金刚石工具制品MAX相结合剂自蔓延烧结工艺研究[D]. 胡龙涛. 昆明理工大学, 2020(05)
  • [6]基于喷雾冷却—激光刻蚀的金刚石涂层硬质合金衬底复合预处理方法研究[D]. 魏超. 安徽建筑大学, 2020(01)
  • [7]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)
  • [8]双镀层法制备金刚石/铜复合材料及其性能研究[D]. 潘彦鹏. 北京科技大学, 2019(07)
  • [9]硅、碳基负极电化学性能的研究以及高压装置的设计试制[D]. 马凯. 中国科学技术大学, 2019(02)
  • [10]金属结合剂金刚石工具研究进展[J]. 吴燕平,燕青芝. 金刚石与磨料磨具工程, 2019(02)


金钢石论文 复合材料论文 石墨论文 金刚石钻头论文 硬质合金钻头论文

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