超硬材料科学与技术 下PDF电子书下载

第一篇 超硬材料与制品制造工艺 3

第一章 人造金刚石单晶生产新工艺 3

第一节 优质高产单晶工艺 3

1．1 优质高产区的存在 3

1．2 对材料的选择 4

1．3 材料的几何尺寸 4

1．4 叶蜡石的焙烧工艺 5

1．5 叶蜡石规范化使用 6

1．6 合理的组装 6

2．2 观察合成片平直 7

2．1 原来的基本状况 7

第二节 调整同步对中 7

2．3 精细的调整是必不可少的手段 8

第三节 全面正确运用相图 9

第四节 优质高产的主导思路 13

4．1 增大着床面积的几种类型 13

4．2 粒状凸出、密而不连、均匀分布、呈小球状是优质高产的有利措施 14

4．3 提高粗粒度比，可明显提高产量、质量 15

4．4 两面匀长是优质高产的途径 15

4．5 调整温度最佳点——在一触媒片上使金刚石均匀 15

第五节 限定合成压力上限可保证产量、提高质量 16

6．1 包裹体类型 17

第六节 金刚石中包裹体产生的原因及清除方法 17

6．2 包裹体的危害 18

6．3 包裹体形成原因分析 18

6．4 金刚石包裹体的消除方法 20

第七节 金刚石生长中的“黑籽”与“白头翁”产生与消除 21

7．1 “黑籽”产生的原因及消除 21

7．2 “白头翁”产生的原因及消除 22

第八节 扩大腔体的新试验及展望 23

第九节 细颗粒金刚石生长工艺 24

9．1 实验方法 24

9．2 实验结果 26

第十节 人造金刚石大单晶的生长原理与工艺 29

10．1 生长金刚石大单晶的方法 29

10．2 生长金刚石大单晶的技术条件 30

10．3 金刚石薄膜法(自发结晶法)生长金刚石大单晶 34

10．4 金刚石薄膜法生长金刚石大单晶的特点和意义 37

10．5 晶种法生长金刚石大单晶的原理——自发结晶法中自动过饱和度的建立 37

10．6 晶种法生长金刚石大单晶的工艺 39

第二章 人造金刚石烧结体(复合体)的制造工艺 44

第一节 烧结体(复合体)制造方法 44

1．1 金刚石烧结体的分类 44

1．2 金刚石烧结体的制造方法 45

1．3 金刚石烧结体的制造工艺 47

1．4 复合体制造工艺要点 50

第二节 关于PCD工艺水平及性能特点的探讨 51

2．1 影响PCD耐磨性的主要工艺因素 52

2．2 影响PCD制造工艺稳定性的因素 59

2．3 关于PCD耐热性和韧性的几个问题 60

2．4 国内PCD的性能特点和与国外产品对比情况 60

2．5 分析和讨论 64

第三节 新型晶须增强复合烧结体 67

3．1 烧结体设计原理 68

3．2 含金刚石烧结体制造工艺 69

3．3 烧结体中金刚石热损伤的防护 72

3．4 烧结体的增韧措施 72

第三章 热压法金刚石制品制造工艺 78

第一节 热压制造金刚石钻头 79

1．1 石墨模具的设计 80

1．2 钢体设计 87

1．3 胎体材料的准备 87

1．4 胎体中金刚石参数的设计 95

1．5 金刚石钻头的水路系统 107

1．6 装料计算 119

1．7 金刚石钻头的成形与烧结 123

1．8 金刚石钻头的加工 125

第二节 热压法制造薄壁金刚石钻头 126

2．1 薄壁金刚石钻头的用途 126

2．2 薄壁工程钻头的规格系列 127

2．3 热压制造薄壁金刚石钻头 130

第三节 热压法制造金刚石锯切工具 137

3．1 金刚石锯切工具的分类 137

3．2 热压法制造金刚石锯切工具 139

第一节 冷压浸渍法制造金刚石钻头 143

1．1 成形 143

第四章 冷压法金刚石制品制造工艺 143

1．2 烧结 144

第二节 冷压烧结(焊接)锯片 152

2．1 原材料 152

2．2 配方设计 162

2．3 结合剂配制 165

2．4 压制成形 166

2．5 烧结 174

第五章 无压浸渍法金刚石制品制造工艺 181

第一节 无压浸渍法制造金刚石钻头 181

1．1 石墨模具 181

1．4 烧结 183

1．2 钢体 183

1．3 组装 183

1．5 机加工 184

第二节 无压浸渍法制造扩孔器工艺 184

2．1 对骨架粉末的要求 184

2．2 粘结金属 186

2．3 工艺流程 186

2．4 模具结构 187

2．5 扩孔器制造过程 187

第一节 超硬材料电镀制品的特性及应用 192

1．1 制造特性 192

第六章 超硬材料电镀制品制造工艺 192

1．2 固结特性 193

1．3 使用特性 194

1．4 超硬材料电镀制品的应用 196

第二节 电镀工艺的设计原则 198

2．1 超硬材料电镀制品与被加工材料的关系 199

2．2 电镀成型对电镀液的要求 201

2．3 添加剂及其对镀层性能的影响 201

第三节 镀前处理 208

3．1 除油 208

3．2 除锈 217

4．1 镀液的配制及工艺要求 228

第四节 镍钴合金电镀 228

4．2 镀液中各种成分作用及其影响 230

4．3 工艺条件的影响 232

4．4 杂质的影响和除去 233

4．5 常见故障及纠正方法 235

第五节 超硬材料电镀制品典型工艺介绍 236

5．1 金刚石什锦锉电镀工艺 236

5．2 金刚石磨头电镀工艺 239

5．3 金刚石掏料刀电镀工艺 241

5．4 金刚石扩孔器电镀工艺 244

6．1 所需试剂 247

第六节 镍钻合金镀液的化学分析 247

6．2 标准试液 248

6．3 样液制备 248

6．4 分析方法 248

第七章 其它超硬材料制品的制造工艺 252

第一节 油汽钻进用金刚石钻头制造 252

1．1 油气钻进用金刚石钻头制造准备 252

1．2 油汽钻进用金刚石钻头制造方法 257

第二节 镶齿锯片的制造 272

2．1 基体的制造 272

2．2 模具结构 273

2．3 结合剂的组成及配制 275

2．4 压齿成形 276

2．5 压齿锯片的烧结 277

2．6 压齿锯片整形 277

2．7 锯片的灌锡处理 278

2．8 压齿锯片使用注意事项 278

第三节 滚压和挤压锯片制造 279

3．1 滚压锯片 279

3．2 挤压锯片 280

第四节 树脂结合剂金刚石薄片制造 281

4．2 粘结剂 283

4．1 金刚石 283

4．3 填料 284

4．4 模具 284

4．5 压制成形 285

第五节 金刚石焊接锯片制造 286

5．1 金刚石焊接圆锯片的制造 286

5．2 金刚石焊接排锯片的制造 307

5．3 电镀法外圆切割锯片的制造 314

5．4 电镀内圆切割锯片的制造 320

5．5 金刚石带锯制造 324

5．6 金刚石绳锯的制造及使用 327

第二篇 超硬材料制品应用 337

第八章 超硬材料钻头与扩孔器 337

第一节 金刚石钻头 338

1．1 金刚石钻头分类 338

1．2 钻头系列品种 339

1．3 金刚石钻头使用领域 343

第二节 金刚石扩孔器 364

2．1 常规金刚石扩孔器 365

2．2 专用金刚石扩孔器 367

3．1 选择金刚石钻头的原则 369

第三节 金刚石钻头的选择和使用 369

3．2 合理使用金刚石钻头 370

第四节 金刚石钻进技术参数的选择 374

4．1 钻压 375

4．2 转速 380

4．3 泵量 382

第五节 钻头磨损形态的分析与磨损的预防 386

5．1 金刚石钻头的正常磨损 386

5．2 金刚石钻头的非正常磨损 386

5．3 正确的操作方法 389

1．1 框锯机的工作分析 391

第九章 石材切割锯片的合理选择与正确使用 391

第一节 金刚石排锯的有关问题 391

1．2 金刚石排锯的安装调试 399

第二节 大规格石材用金刚石圆锯片 406

2．1 前苏联生产锯机性能 406

2．2 金刚石圆锯片工作分析 407

2．3 桥式切割机切割石材工艺 408

第三节 金刚石锯片工作时的水冷却和润滑 415

3．1 切割用冷却水 415

3．2 切割用冷却润滑剂 415

3．3 冷却润滑剂类型 419

第十章 立方氮化硼刀具与难加工材料 420

第一节 刀具材料发展简史 420

第二节 难加工材料 421

2．1 按相对加工性Kr分级法 422

2．2 材料切削加工性的综合分析方法 423

第三节 对立方氮化硼刀具磨损机理的探讨 430

3．1 立方氮化硼刀具磨损机制 430

3．2 立方氮化硼刀具合理加工范围 434

3．3 立方氮化硼刀具的合理使用 434

4．1 淬硬钢类材料的切削加工 436

第四节 生产实用例 436

4．2 耐磨铸铁(高碳、高铬)类材料的切削加工 438

4．3 热喷涂(焊)材料的切削加工 439

第十一章 人造金刚石砂轮的制造与应用 441

第一节 金刚石砂轮性能和产品设计 441

1．1 金刚石砂轮的结合剂 442

1．2 金刚石磨料 443

1．3 浓度 445

1．4 粒度 446

1．5 金刚石砂轮磨削性能指标 448

2．1 主要设备——压机 449

第二节 设备和工装 449

2．2 工艺装备 451

第三节 金刚石砂轮配方及其调整 454

3．1 树脂结合剂 454

3．2 金属结合剂 456

第四节 使用金刚石砂轮应注意的若干问题 456

第十二章 金刚石修正滚轮的制造与应用 459

第一节 金刚石滚轮的分类 460

第二节 制造滚轮用的原材料 463

2．1 电镀金刚石滚轮用的主要原材料 464

2．2 粉末金刚石滚轮用的主要原材料 464

3．1 Uz法(内镀法)制造高精度金刚石滚轮工艺 465

第三节 几种典型制造金刚石滚轮工艺 465

3．2 Ts法(粉末浸渍烧结法)制造金刚石滚轮工艺 467

第四节 各类金刚石滚轮的特点和应用 471

4．1 Uz法 471

4．2 Ts法 471

4．3 Us法 472

4．4 SG法 472

4．5 TN法 472

第五节 金刚石滚轮使用参数的建议 472

第六节 金刚石滚轮设计与使用注意事项 475

1．1 钻头结构形式 477

第十三章 电铸大口径系列金刚石钻头的制造与应用 477

第一节 钻头的结构及技术参数设计 477

1．2 钻头钢体设计 478

1．3 钻头水口设计 480

1．4 钻头唇面形状及出刃高度的设计 481

第二节 制造工艺 481

2．1 电铸工艺特点与工艺流程 481

2．2 钢体人槽前处理 482

2．3 电镀液的加热装置 487

2．4 电镀液配方及工艺特性 487

2．5 某些有机添加剂的性质 489

第三节 电镀液的分析 490

第四节 钻头冠体的性能测试与分析 491

4．1 电解液扩散性能与电流效率之间的关系 491

4．2 阴极极化对钻头胎体电沉积的影响 492

4．3 电铸胎体硬度 492

4．4 人造金刚石在电铸胎体中的包嵌 493

4．5 电沉积胎体的应力 493

4．6 电沉积层与基体结合界面情况 494

4．7 人造金刚石在电沉积胎体中的出露 494

5．1 岩层情况及钻孔用途 495

第五节 电铸钻头的应用效果 495

5．2 设备与工艺参数 496

5．3 使用效果及评述 497

第十四章 油井人造金刚石钻头与应用 499

第一节 油井钻头用人造金刚石性能与要求 499

1．1 人造金刚石单晶 499

1．2 人造金刚石烧结体 500

1．3 人造金刚石—硬质合金复合片(复合片) 503

1．4 人造金刚石—硬质合金复合体 504

第二节 油井人造金刚石钻头的结构及分类 506

2．1 孕镶人造金刚石单晶油井钻头 507

2．2 热稳定人造烧结体金刚石钻头 508

2．3 聚晶金刚石—硬质合金复合片钻头 510

2．4 人造金刚石单晶—硬质合金复合体钻头 514

第三节 油井人造金刚石钻头的合理选用 515

3．1 针对地层岩性选择钻头类型 516

3．2 钻头的合理使用 519

第十五章 天然金刚石工具与应用 525

第一节 天然金刚石的分类和技术标准 526

1．1 拉丝模用金刚石 526

1．2 刀具用金刚石 527

1．4 地质钻头和石油钻头用金刚石 528

1．3 硬度计压头用金刚石 528

1．5 砂轮用金刚石 529

1．6 玻璃刀用金刚石 529

1．7 金刚石笔和修整器用金刚石 530

1．8 磨料用金刚石 530

第二节 天然金刚石的用途 530

2．1 金刚石玻璃刀 530

2．2 金刚石压头 532

2．3 金刚石修整工具 536

2．4 金刚石刀具 540

2．5 天然金刚石拉丝模 542

第三节 其它天然金刚石工具 545

第十六章 金刚石在科学钻探中的应用 547

第一节 概述 547

第二节 科学钻探用金刚石钻头 550

第三节 德国科学钻探用金刚石钻头 553

第四节 若干有关资料 555

4．1 金刚石钻头寿命与D2/d2之关系 555

4．2 金刚石钻进平均钻速与D2/d2之关系 556

4．3 科学钻探的深度 556

4．4 科学钻探的钻井直径 557

4．5 矿山用金刚石钻头若干记录 558

4．6 油气井用金刚石钻头若干记录 559

第十七章 金刚石在航天航空中的应用 562

第一节 在航天航空及相关技术领域中的应用 562

1．1 超精密和微细机械加工 562

1．2 用于航天器的某个元件充当功能材料 563

1．3 用作生长金刚石薄膜材料的基体材料 564

第二节 金刚石薄膜在航空航天及相关技术领域中的应用 564

2．1 人造金刚石薄膜用作航天电子器件的半导体材料 564

2．2 金刚石用于元器件和金属镜面的保护层 568

2．3 金刚石薄膜作为窗口材料 571

第十八章 CVD金刚石的制造方法 579

第一节 气相法合成金刚石简史 579

第三篇 新型超硬材料应用与未来 579

第二节 生长金刚石CVD法的分类 581

2．1 热分解CVD法、化学输送法(Chermical Transport Reaction，即CTR) 581

2．2 非平衡CVD法 582

第三节 主要方法简介 582

3．1 化学输送反应法 582

3．2 热丝CVD法 583

3．3 EACVD法 584

3．4 直流等离子体喷射CVD法 586

3．5 微波等离子体CVD法 587

第四节 四种主要方法的经济分析 588

3．6 燃烧火焰法 588

第五节 金刚石沉积相图 591

第十九章 金刚石的应用 596

第一节 概述 596

1．1 金刚石广泛的应用领域和潜在的应用领域分类 596

1．2 金刚石各种应用相关的一些基本性质 597

1．3 新材料CVD金刚石 600

第二节 CVD金刚石在热管理中的应用 602

2．1 金刚石的热性质 602

2．2 CVD金刚石热沉及基片 606

3．1 金刚石的光学性质 616

第三节 金刚石的光学应用 616

3．2 金刚石的光学应用 621

3．3 金刚石晶体中的色心 630

3．4 激光器反射镜用材料 633

3．5 掩膜材料 634

第四节 传感器 634

4．1 压力传感器 635

4．2 热敏电阻 637

第五节 金刚石在声表面波器件中的应用 639

5．1 ZnO/金刚石结构声表面波滤波器 639

5．2 SiO2/ZnO/金刚石结构的滤波器的热稳定性 640

6．2 金刚石耐磨部件实例 642

第六节 金刚石的耐磨性及其应用 642

6．1 金刚石耐磨性 642

6．3 TAB工具 643

第七节 金刚石麻花钻 646

第二十章 金刚石的未来 648

第一节 有源金刚石器件 648

第二节 金刚石复合材料 652

第三节 金刚石冷阴极 654

第四节 纳米级人造金刚石 655

参考文献 657