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隨著技術(shù)的進步，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HV3000，但是加上制作刀具材料時的粘結(jié)劑后，其總體硬度在HV2000以下。對于現(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，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)歷了半個世紀(jì)的時間。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，稱之為熱壓法。
所用設(shè)備是六面頂或二面頂液壓機；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，使氫分子與含碳氣體分子離解，形成原子態(tài)氫和碳氫基團，該基團在原子氫的作用下，在適當(dāng)溫度的基體表面經(jīng)歷吸附、去氫等化學(xué)過程，形成金剛石碳結(jié)構(gòu)膜。
控制CVD中的各項工藝參數(shù)，能有效地控制鍍膜生長的速率和成膜質(zhì)量，制成厚膜或薄膜金剛石。厚膜金剛石可用來制作切削加工用刀具和其他工具，如地質(zhì)鉆機上用的探鉆。
1PCD金剛石刀具加工鋁硅合金鋁硅合金是工業(yè)上用于制造汽車活塞的主要材料，因此在汽車行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。但鋁硅合金中的硬質(zhì)點使其難以用硬質(zhì)合金類刀具加工，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，我們用國產(chǎn)PCD刀具與國外生產(chǎn)的PCD刀具進行切削對比試驗，簡介如下。
對比試驗用的鋁硅合金經(jīng)固溶熱處理且進行時效處理，硬度約為HBS100.其主要成分為：w（Si）=11%13%，w（Gu）本文選取的國產(chǎn)PCD刀具為冶金部超硬材料研究所研制，國外PCD為韓國的產(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.車削加工試驗用的機床為德制VDF車床。獲得的PCD刀具磨損試驗曲線如所示。雖然鋁硅合金的硬度不是很高，但在切削過程中常伴隨較嚴(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。被加工工件的加工表面質(zhì)量很好，國產(chǎn)PCD刀2種刀具加工有色金屬的表面粗糙度試驗曲線具加工工件表面的粗糙度凡=.從可見，2種PCD車刀的切削性能在250min內(nèi)相差不大，證明國產(chǎn)PCD刀具已經(jīng)能很好地滿足了加工汽車活塞材料的要求。
2.2CVD厚膜金剛石加工鋯銅的磨損試驗bookmark2車刀（7.=15.，/Ct=90，re=0.3mm）。車削加工試驗用的機床為德制VDF車床。對比切削試驗獲得的磨損試驗曲線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）刀具進行比較切削試驗，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刀具進行加工鋯銅的切削磨損對比試驗，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比試驗bookmark4如所示。鋯銅是一種比較難以切削加工的材料，但從可見，TFD加工鋯銅的效果很好，遠優(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，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驗研究：。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理研究：北京：北京理工大學(xué)，1998.責(zé)任編輯周守清
來源：中國刀具網(wǎng)
