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金刚石与磨料磨具工程

金刚石与磨料磨具工程

2024年03期

《金刚石与磨料磨具工程》是由郑州磨料磨具磨削研究所有限公司主管、主办的我国金刚石与磨料磨具领域的综合性学术与技术类期刊，逢双月出版，国际连续出版号ISSN1006-852X, 国内连续出版号CN41-1243/TG, 国内邮发代号36-34。

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| 热丝化学气相沉积法制备单晶金刚石的试验研究

| 热丝化学气相沉积法制备单晶金刚石的试验研究

摘要热丝化学气相沉积法沉积区域可达12英寸（30.48 cm），其具备大批量生产单晶金刚石的潜力。采用尺寸为3 mm×3 mm×1 mm，（100）取向的单晶金刚石为基体，利用热丝化学气相沉积法以甲烷和氢气为前驱体，同时通入少量氮气进行同质外延生长。结果表明，在热丝温度为2200 ℃、碳源浓度为4%、腔体气压为4 kPa的条件下，单晶金刚石以3.41 μm/h的速度生长，表面无多晶、破口、孔洞
| 金刚石基材料及其表面微通道制备技术在高效散热中的应用

| 金刚石基材料及其表面微通道制备技术在高效散热中的应用

摘要随着第三代半导体材料的兴起，电子器件逐渐向着高功率、小型化、集成化方向发展。传统散热技术已难以满足第三代半导体器件高热流的散热要求，由此带来的温度堆积问题成为器件失效的主要原因。金刚石基材料具有优异的散热性能，基于此材料的高效散热技术有望解决高热流散热难题。总结了金刚石基材料的发展及其表面微通道制备的主要方法，综述了金刚石基材料在高效散热领域中的应用和未来的发展方向。金刚石基材料高效散热技
| 激光选区熔化成形金刚石复合材料特征几何结构的工艺约束研究

| 激光选区熔化成形金刚石复合材料特征几何结构的工艺约束研究

摘要多孔金刚石磨具是一种能在磨削加工过程中提供容屑和冷却液流通空间的新型工具，激光选区熔化（selective laser melting，SLM）成形技术是制造多孔金刚石磨具的有效手段。受激光增材制造的光斑尺寸约束、逐层成形等技术特征的影响，所设计的多孔金刚石磨具难以精准成形，因此有必要对金刚石复合材料特征几何结构的可成形性进行研究。基于SLM125HL设备，以CuSn20/金刚石复合材料为
| 金刚石颗粒表面镍镀层化学改性研究

| 金刚石颗粒表面镍镀层化学改性研究

摘要为消除金刚线生产过程中分散剂对工艺的负面影响，探索新的金刚线镀镍工艺。首先，使用H2O2对镀镍金刚石颗粒表面进行羟基化；然后，将其同二甲基十八烷基[3-（三甲氧基硅）丙基]氯化铵进行反应，制备表面带正电的金刚石颗粒；最后，对金刚线的制备工艺进行优化。研究结果表明：反应后金刚石颗粒的表面电位从−7.50 mV转变至14.10 mV以上，最高可达30.68 mV。其最佳制备条件为原砂与H2O2
| Si调控Cu-20Sn-15Ti钎料显微组织与性能的演变行为

| Si调控Cu-20Sn-15Ti钎料显微组织与性能的演变行为

摘要为通过成分调控改善Cu-Sn-Ti钎料的显微组织及性能，采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪及EDS能谱分析等设备，研究了Si对Cu-20Sn-15Ti钎料显微组织与性能的影响规律。结果表明：Cu-20Sn-15Ti钎料的显微组织为大尺寸多边形状CuSn3Ti5相、共晶组织和α-Cu相。添加少量的Si（质量分数≤2.0%）可细化钎料中多边形状CuSn3Ti5相，并生成小尺寸Si3Ti5相，较多
| 纳米划擦速度对单晶硅去除行为的影响

| 纳米划擦速度对单晶硅去除行为的影响

摘要单晶硅作为典型的硬脆材料在不同的划擦速度下会有不同的应变率，进而产生不同的材料去除行为，采用分子动力学从应变率角度研究不同划擦速度下材料的变形与去除过程。结果表明：划擦过程中随划擦速度由25 m/s增加到250 m/s，单晶硅的应变率从1.25 × 1010s−1提高至1.25 × 1011s−1，其划擦力、剪切应力和摩擦系数减小，划擦温度升高，且划擦表面的轮廓精度和粗糙度随划擦速度的增大
| 基于单颗金刚石划擦的单向Cf/SiC复合材料去除机理

| 基于单颗金刚石划擦的单向Cf/SiC复合材料去除机理

摘要为研究单向Cf/SiC复合材料划擦去除机理，采用单颗金刚石磨粒开展准静态划擦试验，分析不同压痕载荷下划擦材料的声发射信号变化，结合SEM形貌分析材料的去除行为和划擦去除机理。试验结果表明：声发射信号强度随着压痕载荷增加而增强，相同参数下SB方向信号值更大，信号波动更剧烈。结合声发射信号与SEM形貌分析，得出材料在不同方向的划擦去除行为，材料以脆性去除为主，SA方向纤维以拉伸断裂和纤维拔出为
| 单颗金刚石磨粒划擦2D SiCf/SiC复合材料实验

| 单颗金刚石磨粒划擦2D SiCf/SiC复合材料实验

摘要为了揭示2D SiCf/SiC复合材料的磨削去除机理，根据2D SiCf/SiC复合材料的编织结构特点，分别在2D SiCf/SiC纤维的编织表面（woven surface， WS）和叠加表面（stacking surface， SS）沿0°、45°和90°方向开展单颗金刚石磨粒划擦实验，测量其划擦力和划痕深度，并观察划痕表面形貌。结果表明：在WS0（纤维编织表面的0°方向）上SiCf/
| 轴承表面Al2O3基陶瓷绝缘涂层的粗糙度预测

| 轴承表面Al2O3基陶瓷绝缘涂层的粗糙度预测

摘要为了提升轴承表面Al2O3基陶瓷绝缘涂层的粗糙度预测精度，提出基于光谱共焦原理的砂轮表面测量及磨粒特征参数量化方法，以砂轮表面的磨粒特征参数K，砂轮线速度vs，工件进给速度f，切削深度ap及法向磨削力F为输入参数，建立能够直接反映砂轮表面时变状态的工件表面粗糙度BP神经网络预测模型，并通过已知磨削样本及砂轮磨损后的4组未知样本对网络预测模型性能进行验证。结果表明：已知样本的BP网络模型粗糙
| ITO导电玻璃单颗磨粒切削机理仿真试验研究

| ITO导电玻璃单颗磨粒切削机理仿真试验研究

摘要为研究氧化铟锡（indium tin oxide，ITO）导电玻璃材料的去除机理，采用单磨粒对材料进行切削仿真，建立了ITO导电玻璃的材料模型，根据加工表面形貌、应力和切削力情况分析了材料去除机理，之后研究了切削参数对切削力和残余应力的影响，并与钠钙玻璃进行对比分析。结果表明：在磨粒的切削过程中，材料的去除受ITO薄膜层、玻璃基底和内聚力接触行为的共同影响，会产生分层、通道开裂和层间断裂等
| 基于GA-BP神经网络的微磨具磨损预测研究

| 基于GA-BP神经网络的微磨具磨损预测研究

摘要为提高硬脆材料微结构的加工效率和精度，需要预测微磨具的不确定性磨损。基于微磨具在位视觉磨损检测和聚类分析，提出基于遗传算法的反向神经网络（genetic algorithm back propagation，GA-BP）模型。选取微磨具磨头截面面积损失量为指标，以表征微磨具不确定性磨损特征。利用K-均值聚类算法划分微磨具磨损状态阶段。最后构建以主轴转速、进给率、微槽深度、磨削长度和微磨具初
| 叶脉仿生分形纹理化金刚石砂轮磨削氧化锆陶瓷试验评价

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摘要针对氧化锆陶瓷在传统砂轮磨削过程中存在的磨削力大、加工质量较差等问题，根据叶脉分形结构在减阻导流与散热传质方面的优异性能，建立叶脉分形角模型，设计30.0°、45.0°和60.0° 3种不同分形角度的叶脉仿生分形纹理化金刚石砂轮，对比分析原始砂轮与3种仿生分形砂轮对氧化锆陶瓷磨削表面粗糙度Ra、磨削力和磨削力比的影响。结果表明：仿生分形砂轮比原始砂轮具有更好的磨削性能；与原始砂轮相比，仿生
| 基于分形理论的旋转超声磨削Si3N4陶瓷表面微观形貌

| 基于分形理论的旋转超声磨削Si3N4陶瓷表面微观形貌

摘要为了研究旋转超声磨削Si3N4陶瓷表面的微观形貌，基于分形理论研究不同加工参数下Si3N4陶瓷表面微观形貌的变化。设计旋转超声磨削Si3N4陶瓷正交试验，对比分析不同加工参数对Si3N4陶瓷表面分形维数和多重分形谱的影响，并设计单因素试验研究不同加工参数下Si3N4陶瓷表面的粗糙度、分形维数和多重分形谱。结果表明：旋转超声磨削Si3N4陶瓷表面时，分形维数能更好地表征其加工表面的缺陷状态，
| 微磨料气射流加工结构化拓扑鱼鳞表面的实验研究

| 微磨料气射流加工结构化拓扑鱼鳞表面的实验研究

摘要为了在脆性难加工材料上制备结构化鱼鳞表面，首先提取了鱼鳞表面的拓扑特征，建立了鱼鳞单元的表面模型，并基于鱼鳞模型进行搭接，得到结构化鱼鳞表面；然后根据微磨料气射流加工原理，分析了气射流加工拓扑鱼鳞实验的可行性与影响结构化鱼鳞表面形貌的重要工艺参数；最后采用单因素实验法对重要加工参数进行实验分析，得到了较好的拓扑鱼鳞表面单元，并以此进行排布得到结构化表面。研究结果表明，微磨料气射流加工结构化
| 塔形组合式金刚石圆盘锯能耗建模及参数优化

| 塔形组合式金刚石圆盘锯能耗建模及参数优化

摘要为准确预测塔形组合式金刚石圆盘锯在荒料锯切过程中的功率，以组合锯切系统中单锯片的单磨粒平均未变形切屑厚度为媒介，建立了锯切功率的参数模型，并对其进行修正，提出一种少样本快速预测模型，通过锯切实验测量不同参数组合下的锯切功率，采用多元线性回归方法拟合数据以获取可靠的模型系数。最后以锯切参数为优化变量，以锯切比能和锯切时间最小为优化目标建立优化模型，并采用改进粒子群算法对模型进行优化求解。试验
| 双层纳米孔的制造与应用

| 双层纳米孔的制造与应用

摘要由于具有孔径可调节、物理化学性质稳定、极端环境适应性强、集成度高等优点，固态纳米孔逐渐成为最具潜力的单分子测序工具。在固态纳米孔发展过程中，提高其单分子检测精度一直是研究人员关注的重点。近年来，双层纳米孔受到了广泛关注。与传统的单层纳米孔相比，双层纳米孔具有的孔-腔-孔结构提供了2个分子识别位点和纳米受限空间。双孔提供的2个分子识别位点可以在单次过孔事件中获得2次目标信号，所获得的双重检测

金刚石与磨料磨具工程

目录

| 热丝化学气相沉积法制备单晶金刚石的试验研究

| 热丝化学气相沉积法制备单晶金刚石的试验研究

| 金刚石基材料及其表面微通道制备技术在高效散热中的应用

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| 激光选区熔化成形金刚石复合材料特征几何结构的工艺约束研究

| 激光选区熔化成形金刚石复合材料特征几何结构的工艺约束研究

| 金刚石颗粒表面镍镀层化学改性研究

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| Si调控Cu-20Sn-15Ti钎料显微组织与性能的演变行为

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| 纳米划擦速度对单晶硅去除行为的影响

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| 基于单颗金刚石划擦的单向Cf/SiC复合材料去除机理

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| 单颗金刚石磨粒划擦2D SiCf/SiC复合材料实验

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| 轴承表面Al2O3基陶瓷绝缘涂层的粗糙度预测

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| 叶脉仿生分形纹理化金刚石砂轮磨削氧化锆陶瓷试验评价

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| 基于分形理论的旋转超声磨削Si3N4陶瓷表面微观形貌

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| 双层纳米孔的制造与应用

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