人工合成金刚石替代天然金刚石.docx

目前,单晶金刚石、 PCD (或 )、以及 CVD 金刚石均成功用作车刀、镗刀、钻头、铰刀、铣刀、成形刀和切齿***等切削部分的制作材料。金刚石材料的品种必须根据所加工材料的性质和加工要求来选择,除满足技术要求外, 还应满足经济和环保性能的要求。 PCD 和 材料 PCD 和 是生产中最常用的金刚石材料,它不仅适用通常机械加工领域,还广泛地应用在汽车、摩托车、高速列车、石油、化工、建筑、木材加工以及航空航天等工业部门。在汽车和摩托车领域中, PCD 和 适用于加工发动机铝合金活塞的裙部、销孔、汽缸体、变速箱、化油器等耐磨零部件。而这些零部件大多是含矽量较高( Si>12% )的铝基复合材料,其内高硬度的硬质颗粒(如 SiC 的硬度高达 3000~3500HV )分布在铝合金基体中,犹如砂轮中的磨粒一样会对***的切削刃起刮磨和冲击作用,而使切削刃很快磨损。硬质颗粒的硬度越高、颗粒的尺寸越大、颗粒的数量越多, 则***磨损越快。因此, 用传统的硬质合金***很难进行加工, ***寿命很低或根本无法使用。金刚石是世界上已知的最硬物质,实际使用证明,它是加工铝基复合材料的最佳***材料。用 PCD 金刚石加工铝基复合材料,其切削速度可达 800~1000m/min ,***寿命可比硬质合金高几倍甚至几十倍,加工表面粗糙度值可达 ~ μm 。图 2 所示为用 PC D ***钻加工 20%SiC υ的铝基复合材料螺旋泵壳的应用实例。用 PCD (或 )***加工碳纤维和玻璃纤维增强塑料( FRP )时,切屑成粉状, 切削温度低, 且切削长度为 K 类硬质合金***的 10倍, 而磨损却不到硬质合金***的 1/3 。 PCD (或 ) ***也适用于加工预烧後的硬质合金和耐磨的非金属材料, 如陶瓷、橡胶、石墨、玻璃和各种耐磨木材等。 PCD ***的性能主要取决于它的应用场合和所涉及的加工过程,但选择适当的牌号和颗粒尺寸也会对其产生影响。不同品种的 PCD 刀片,由于其组成成份不同,切削性能有很大的差异,选用时须加以注意。目前 PCD 刀片不像硬质合金那样在国际上有统一的分类,各生产厂都有各自的品种与牌号,使用时须参照厂家样品来选择。 DeBeers 公司生产的 PCD 刀片有 002 、 010 和 025 几种, 晶粒的平均尺寸分别为 2μm(细晶粒)、 10μm (中晶粒)和 25μm (粗晶粒)。晶粒尺寸越大则磨性越好,***寿命越高, 但切削刃较粗糙, 刃口质量差, 难以制成高精度***; 中晶粒一般作为机械加工的通用牌号; 细晶粒***的切削刃的刃口钝圆半径小, 易加工出良好的表面质量。因而目前聚晶的晶粒不断细化,并已有 1μm 甚至有 μm 以下的细晶,需根据粗、精加工等不同工序要求,选用不同大小的晶粒。单晶金刚石***材料单晶金刚石与 PCD (或 ) 以及 PCD (或 )与 CVD 金刚石之间能很好地相互补充,也存在着一些相互交叉的应用领域。单晶金刚石切出的工件表面呈连续状,而用 PCD 切出的工件表面呈现出微米量级的不连续状态,因此 PCD 只适用于普通的机械加工领域,对于一些有特殊要求的抛光工艺,如制备 Al2O3 镜面时,只有使用天然单晶金刚石才能达到所要求的表面粗糙度和尺寸公差。天然金刚石中较少见大尺寸金刚石, 但人工合成大尺寸金刚