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金刚石磨粒层的电火花沉积制备工艺实验研究

2020-12-17阅读(210)

金刚石磨粒层的电火花沉积制备工艺实验研究

论文摘要

电火花沉积表面强化是利用脉冲电源产生火花放电,将电极材料沉积至基体表面,实现冶金结合,可以有效的修复工件表面缺陷,且设备工艺简单、操作方便,得到了飞速的发展,也取得了丰硕的研究成果,但国内现有文献在电火花沉积制备磨粒层方面的研究尚处于空白。本文在涉取前人研究成果的基础上,结合国家科技支撑计划项目“基于电火花放电沉积的金属基体砂轮再制造技术及装置研发与应用示范”,进行了电火花沉积制备金刚石磨粒层的工艺试验研究,主要研究内容如下:(1)研究了压缩粉体电极制作工艺路线,采用了紫铜层、过渡层与放电层的电极结构设计,有效提高电极的导电性能和装夹性能;(2)进行了电极配方的研制与压制烧结工艺研究,探索了电极中Cu、Co与金刚石含量对电极性能的影响,获得了电极最终配方与压制烧结工艺方案;(3)在45#钢基体上,采用电火花成形机床,在专用煤油工作液中进行了电火花沉积制备磨粒层的工艺实验研究。研究结果表明,电极的可沉积性跟电极的加工极性与电极中铜含量有很大关系,采用正极性沉积时,沉积效果很差,当铜含量超过24%后,即使采用负极性加工,电极材料沉积性也差;研究了放电参数对磨粒层沉积厚度的影响,探索了电火花沉积过程中的质量过渡机制,由于热应力的作用磨粒层沉积厚度存在饱和趋势,后处理可以有效提高磨粒层沉积厚度;进行了磨粒层界面结合特性研究,磨粒层与基体间为冶金结合,结合强度高;用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等设备对磨粒层进行了形貌分析、元素分析、相结构分析,对磨粒层中的孔隙和裂纹进行了研究,探索了裂纹扩展原因与预防措施;对金刚石磨粒沉积特性研究表明,金刚石在沉积过程中没有被氧化,保持了一定的锋利性和强度;对磨粒层表面与截面硬度分布进行了测量,硬度显然高于基体,结合剂对金刚石磨粒结合力较强。本文通过电火花沉积工艺实验在45#钢基体上成功制备了金刚石磨粒层,对金属基体金刚石砂轮的修复与再制造起到很好的基础性研究作用,具有一定的借鉴意义。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 符号物理含义表
  • 插图索引
  • 附表索引
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究背景
  • 1.2 电火花沉积研究概况
  • 1.2.1 基础理论研究概况
  • 1.2.2 电极材料研究概况
  • 1.2.3 工作介质研究概况
  • 1.3 电火花沉积研究存在的问题
  • 1.4 本文的研究内容与目标
  • 1.5 本文的研究意义
  • 第2章 电火花沉积技术原理
  • 2.1 电火花沉积设备
  • 2.2 脉冲放电参数与放电状态
  • 2.2.1 脉冲放电参数
  • 2.2.2 脉冲放电状态
  • 2.3 电火花沉积的分类
  • 2.3.1 气体介质电火花沉积
  • 2.3.2 液体介质电火花沉积
  • 2.3.3 液体工作介质对电火花沉积的影响
  • 2.4 电火花沉积质量过渡规律
  • 2.4.1 电火花沉积质量过渡机制
  • 2.4.2 电火花沉积质量过渡系数
  • 2.5 电火花沉积的特点
  • 2.6 电火花沉积的发展趋势
  • 2.7 本章小结
  • 第3章 压缩粉体电极的配方及压制烧结工艺研究
  • 3.1 压缩粉体电极基本要求
  • 3.2 压缩粉体电极结构设计
  • 3.3 压缩粉体电极配方研究
  • 3.4 压缩粉体电极的压制
  • 3.5 压缩粉体电极的烧结
  • 3.6 压缩粉体电极性能分析
  • 3.6.1 电极的外形
  • 3.6.2 电极的导电性能
  • 3.6.3 电极的强度
  • 3.7 本章小结
  • 第4章 磨粒层的电火花沉积制备工艺实验
  • 4.1 实验方案
  • 4.1.1 实验设备
  • 4.1.2 工艺实验技术方案
  • 4.2 电极装夹设计
  • 4.3 电火花沉积制备磨粒层可沉积性研究
  • 4.3.1 极性对磨粒层可沉积性的影响
  • 4.3.2 电极材料对磨粒层可沉积性的影响
  • 4.4 磨粒层的沉积厚度研究
  • 4.4.1 放电电流对磨粒层厚度的影响
  • 4.4.2 脉宽对磨粒层厚度的影响
  • 4.4.3 放电电压对磨粒层厚度的影响
  • 4.4.4 电火花沉积工艺参数确定
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 电火花沉积磨粒层界面行为及微观组织分析
  • 5.1 磨粒层表面形貌研究
  • 5.1.1 单脉冲沉积点的形貌研究
  • 5.1.2 磨粒层的表面形貌
  • 5.2 磨粒层的界面组织分析
  • 5.2.1 磨粒层截面SEM 观察及元素组成
  • 5.2.2 磨粒层截面元素过渡及 EDS 分析
  • 5.3 磨粒层相结构分析
  • 5.4 金刚石磨粒沉积特性分析
  • 5.5 磨粒层的孔隙分析
  • 5.6 磨粒层显微裂纹分析
  • 5.6.1 显微裂纹的产生及扩展
  • 5.6.2 磨粒层显微裂纹的预防措施
  • 5.7 磨粒层硬度特性分析
  • 5.8 本章小结
  • 第6章 结论与展望
  • 6.1 论文总结
  • 6.2 工作展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A 攻读硕士学位期间发表论文目录
  • 附录B 参与研究课题

    • 相关论文文献

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