2009年10月27日下午~28日,由中國機床工具工業協會超硬材料分會組織舉辦的中國超硬材料技術發展論壇上,共有25位專家學者宣講了超硬材料 行業經濟運行形勢及技術研究的學術論文。所演講的論文涵蓋了超硬材料行業的發展形勢、超硬磨料及相關材料、超硬材料制品及應用、原輔材料、檢測及設備儀 器、管理及教研等諸多方面的內容,全面完整的反應了我國超硬材料行業的技術水平。
現將各專家學者演講論文的提要整理發布如下,謹祝我國超硬材料行業趕超世界先進水平,早日實現超硬材料強國的偉大目標!
27日下午上半場的技術論壇由超硬材料分會專家委員會副主任王秦生教授主持。
演講題目一:《2008年超硬材料行業經濟運行形勢簡析》。演講者:李志宏
論文摘要:
本文分析了受經濟危機影響,我國超硬材料行業的經濟運行形勢。主要經濟指標增幅大幅下滑,但產品結構明顯改善,總體經濟仍在高位運行。產品檔 次高、市場多元化和以內銷為主的企業受影響較小,主要經濟指標增長率仍達15%以上。主要產品得到越來越大的國際客商認可,出口數量和地域迅速擴大。技術 和產品水平雖有大幅提高,但在國際市場并未得到很好體現,發達國家產品仍占高檔市場主流。提高自主創新能力,大力調整產業和產品結構,仍是業內志士需要努 力的方向。
演講題目二:《預合金粉末技術與Fe基預合金粉末的研究發展》。演講者:方嘯虎
論文摘要:
預合金粉是當前金剛石工具制造中一項非常重要的先進技術。本文重點分析了國內外最新預合金粉的性能及應用特點,特別介紹了鐵基與合金粉制備和應用方面的新進展。
演講題目三:《鉆石金屬(鉆金)的復合材料:計算機芯片的熱透接口》。演講人:苑執中
論文摘要:
工業鉆石磨粒可以銅或鋁滲透制成鉆石金屬(鉆金)散熱片。這種復合材料不僅熱傳導率遠高于現有的銅散熱片,其熱膨脹率更可調整至與半導體的芯 片同步。這樣鉆金散熱片就可直接和芯片焊合,避免熱流被散熱膏阻斷。本文不僅闡述鉆金散熱片的設計理念,也提供諸多的實測結果,更建議低價的制造方法作為 未來避免計算機CPU芯片溫度失控的參考。
演講題目四:《寶石級人造鉆石的世界市場現況》。演講人:苑執中
論文摘要:
本文介紹了寶石級人造鉆石的世界市場現況,簡介了HPHT人造鉆石及其鑒別方法,詳述了化學氣相沉積(CVD)合成鉆石的方法及所合成的顏色、凈度及其鑒別情況,指出了CVD法合成的優點及市場應用前景。
27日下午下半場的技術論壇由孫毓超主持。
演講題目五:《硼基超硬材料的研究進展》。演講者:寇自力
論文摘要:
超硬材料的設計與合成是材料科學研究領域的熱門課題之一。近年來,由于超硬材料設計理論的發展,促進了人們從實驗和理論上尋找硬度接近甚至超 過金剛石的材料。本文回顧了近年來BN、BxN、BxC、BxO、和BxCyNz等系列硼基材料的研究現狀,并介紹了強不可壓縮材料MxBy(M-過渡金 屬)作為可能的超硬材料的最新研究進展。
演講題目六:《切削加工用PCD/PCBN性能的完善與提高》。演講者:姜榮超
論文摘要:
本文簡要地介紹了PCD/PCBN的發展,描述了其品級與性能,探討了完善與提高其質量與性能的途徑。
演講題目七:《SPS燒結金剛石與Sialon陶瓷的超硬復合體》。演講者:王明智
演講摘要:
本文采用Sialon陶瓷作為結合劑,利用SPS技術,燒結金剛石陶瓷復合體。通過配方調整、優化,在1200℃+50MPa+5min保溫的條件下,獲得的燒結體具有致密且結合良好的組織,金剛石未見明顯石墨化。
演講題目八:《復合片金剛石層的結構測量》。演講者:郝兆印
演講摘要:
由于金剛石顆粒與W、Co金屬在高溫高壓下的反應,使得復合片的金剛石層具有復雜的結構。電子顯微鏡觀測和X射線衍射測量結果表明,在金剛石 層中,除了主要的金剛石結構之外,還有WC、Co3、W3C、WC1-x結構等,同時觀測到了金剛石小顆粒互相連接的形貌,對于了解復合片的耐磨性有重要 意義。
28日上午上半場的技術論壇由劉明耀主持。
演講題目九:《不同品種立方氮化硼晶體的Raman光譜》。演講者:魯占靈
演講摘要:利用Raman光譜儀研究了合成的不同品種立方氮化硼(cBN)晶體,結果表明其Raman光譜有明顯差別,可分為幾種類型: (1)典型的cBN的拉曼譜,只有兩個對應于cBN To和Lo模的Raman峰,分別位于1055cm-1和1305cm-1左右;(2)除了cBN的特征峰外,在925cm-1、955cm-1和 1245cm-1左右出現額外峰;(3)有cBN To模的峰,但對應于Lo模的峰消失,在1286cm-1左右出現一個不對稱的寬峰。另外在760cm-1、920cm-1和1015cm-1處出現多個 額外峰。(4)在1286cm-1左右出現一個峰形不對稱的寬峰,對應To模的峰有較大的位移,Raman譜中有強烈的從低波數端到高波數端呈上升趨勢的 背底。對產生這些Raman峰的原因進行了分析探討。
演講題目十:《納米金剛石應用于藍寶石襯底拋光的研究》。演講者:劉學璋
演講摘要:
藍寶石是氮化鎵外延生長的重要的襯底。采用Dmax≤100nm,D50為53.9nm的納米金剛石對C(001)定向的藍寶石襯底進行拋 光,并與SiO2的拋光效果進行比較,結果表明:兩者拋光的機理不同。納米金剛石能快速消除研磨工序的劃痕,獲得 0.157nm(AFM:20µm×20µm)的光滑表面,但不能有效消除研磨工序的劃痕。納米金剛石與SiO2的拋光效率分別為142nm/min、 70.49nm/min。
演講題目十一:《立方氮化硼含量對聚晶氮化硼復合片性能的影響》。演講者:謝輝
演講摘要:
本文研究了立方氮化硼(cBN)含量對聚晶立方氮化硼(PCBN)復合片燒結狀況和性能的影響。分別對不同cBN含量的PCBN復合片進行了 物相分析、顯微結構觀測、硬度檢測及導電性測試。結果表明,不同cBN含量的PCBN復合片中的物相有所不同;隨著cBN含量的增加,cBN顆粒與顆粒之 間直接接觸區域增多,PCBN復合片的硬度增大,導電性降低。同時,初步分析了cBN含量對PCBN復合片性能的影響機理。
演講題目十二:《淺析CVD金剛石膜的產業化應用》。演講者:王光祖
演講摘要:
本文所提供的為數不多的事例足以顯現CVD金剛石膜在現代科技和工業中的地位和作用。這僅僅是CVD金剛石膜產業化應用的端倪,更多奧妙有待 于人們去探索、去發現、去掌握。同時指出,盡管目前仍有不少技術難題解決得不十分理想,但CVD金剛石膜的應用范圍正在日新月異地擴大。
演講題目十三:《硅晶體切斷專用金剛石環形帶鋸條的制造工藝研究》。演講者:占志斌
演講摘要:
本文對單晶硅棒/多晶硅錠切斷專用的金剛石環形帶鋸條制造的技術、工藝、測試及環保方面進行了介紹。采用電沉積方法制造金剛石帶鋸條,選用韌 性好、強度高的鋼材為基體材料,結合優質金剛石,對基體幾何尺寸、偏擺、跳動嚴格控制,對金剛石進行表面處理,粒度重整,在工藝過程中,采用了獨家設計的 旋轉裝置,同時引入了最先進的安時參數(Ah)測控,制造出的帶鋸條性能穩定、壽命長、精確度高。在后續處理上,設計采用了零排放工藝流程,并采用膜分離 技術隊意外產生的廢水進行處理。對于低濃度的廢氣,采用全封密排風通道,結合SDG復合吸附劑,凈化效率可達到98%,確保達到國家環保要求。
28日上午下半場的技術論壇由王裕昌主持。
演講題目十四:《納米金剛石/鎳復合電刷鍍層的微觀結構的表征》。演講者:趙盟月
演講摘要:
以45#號鋼為基體,制備了普通快速鎳鍍層和金剛石/鎳復合刷鍍層,采用掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)和金 相顯微鏡等設備對比研究了兩種鍍層的微觀結構。SEM分析結果表明,納米復合刷鍍層表面呈典型的“菜花頭”形狀,彌散分布的納米金剛石被鎳包裹。與普通快 速鎳相比,金剛石/鎳復合刷鍍層中納米顆粒特征元素C的質量分數為7.37%;XRD分析結果表明,隨著納米金剛石加入量的增加,鍍層逐漸向非晶態轉變, 表面晶粒尺寸逐漸減小。
演講題目十五:《納米SiO2改性金剛石柔性磨輪磨削性能的研究》。演講者:劉志環
演講摘要:
本文研究了超聲分散時間、納米添加量對柔性磨輪用樹脂膠粘劑力學性能的影響規律,確定當納米SiO2含量為3%時分別提高4%和7%。以膠料 比2:1加入W40金剛石后,經3%納米SiO2改性膠粘劑抗拉強度提高40%,拉伸剪切強度提高36%;采用3%納米SiO2改性后的樹脂膠粘劑配制的 金剛石柔性磨輪較未改性時磨削性能大大提高,同時證明了膠粘劑力學性能與金剛石柔性磨輪磨削性能的相對應性。
演講題目十六:《預合金粉末氧含量對金剛石工具組織及性能的影響》。演講者:董書山
演講摘要:
氧含量對霧化法預合金粉末的性能及應用有著重要影響。降低氧含量有利于活化粉末顆粒界面、降低燒結溫度、提高燒結胎體的致密化程度、提高胎體 對金剛石的機械把持力,從而提高金剛石工具的綜合使用性能。本文研究了基礎預合金體系中氧含量對金剛石鋸條鋒利度和使用壽命的影響,確定合適的氧含量范圍 為2500~4800ppm。
演講題目十七:《預合金成分及燒結工藝對鋸片鋒利性的影響》。演講者:董書山
演講摘要:
本文探討了鐵基(Fe-Cu系)水霧化預合金粉中,合金元素Fe、Cu、Ni、Sn的作用特點及其對基體組織性能、金剛石把持力及鋸片鋒利度 的影響;采用計算機優化設計方法調整配方組合、綜合分析了合金成分及燒結工藝對石材切割鋸片鋒利性的影響,探討了提高鋸片綜合性能的技術途徑。
演講題目十八:《提高鋼筋混凝土切割用金剛石繩鋸性能的研究》。演講者:蒙云開
演講摘要:
通過分析金剛石繩鋸在鋸切鋼筋混凝土過程中出現的常見問題,指出了金剛石繩鋸研制過程中的一些應解決的技術問題,通過采取相應措施,成功開發出鋸切效率高、質量穩定可靠、制造成本低的鋼筋混凝土切割用金剛石繩鋸。
28日下午上半場的技術論壇由寇自力主持。
演講題目十九:《新型金剛石復合片鉆頭的研制及其應用》。演講者:陳金亮
演講摘要:
本為對金剛石復合片及復合片鉆頭的結構特征、性能影響因素進行了較詳細的說明,并分析了對金剛石復合片整體性能的影響。在此基礎上,結合施工 現場的使用情況,比較了金剛石復合片鉆頭與孕鑲金剛石鉆頭的特點,證明在一定的地層條件下,復合片鉆頭是取代孕鑲金剛石鉆頭的新型、長壽、高效、經濟的鉆 頭,可廣泛應用于煤礦井下地質勘探、瓦斯抽放、排放水、錨桿等鉆孔以及地面各類勘探鉆孔的軟、硬巖層鉆進。
演講題目二十:《真空釬焊金剛石工具的自動化生產》。演講者:謝濤
演講摘要:
本文根據真空釬焊金剛石工具的工藝特點,研究了單層釬焊工藝中金剛石粒徑、分布密度與釬焊料用量之間的關系,介紹了一種真空釬焊金剛石自動布料裝置及工藝,能夠一次完成金剛石和釬焊料的均勻布料,實現了釬焊金剛石工具的自動化生產。
演講題目二十一:《用于陶瓷磚拋光的金剛石磨塊》。演講者:劉雪敬
演講摘要:
本文簡要介紹了金剛石磨塊的結構與制造工藝,并從優化工人勞動條件、節能、環保、成本等方面分析了金剛石磨塊的特點,探討了影響金剛石磨塊拋光效果的因素并提出了一些改進措施,展望了金剛石磨塊的發展方向。
演講題目二十二:《Li-Ti鐵氧體陶瓷精密磨削的實驗研究》。演講者:詹偉強
演講摘要:
鐵氧體陶瓷的應用因其表面加工質量難以保證而受到很大限制。本文采用80/100#樹脂結合劑金剛石砂輪和W20石墨白剛玉砂輪對Li-Ti 鐵氧體陶瓷進行了磨削試驗研究,測量了磨削力、表現粗糙度和材料去除率,分析了單位寬度磨削力、表面粗糙度和單位寬度材料去除率隨磨削參數的變化規律,觀 察并分析了鐵氧體工件磨削后的表面微觀形貌。結果表明采用上述砂輪可實現鐵氧體陶瓷的高效精密磨削。
演講題目二十三:《燒結類金剛石圓鋸片生產中出現平面度問題的分析和解決》。演講者:袁一飛
演講摘要:
從燒結類金剛石圓鋸片的規格、型式、刀齒配方、燒結設備及工藝制度等方面著手,對產品一次性平面度超差及難以校平問題的成因加以分析。通過型 式試驗、配方組分試驗、燒結工藝試驗,定性地闡述了影響鋸片平面度的主要因素。結果表明:采用中間加厚或激光切縫基體、降低刀頭配方中Fe單質粉料的含 量、使用管式爐燒結設備等措施,可將鋸片平面度批量超差數量由25%降至5%以下;配方錘擊、碾壓等冷校平方式和高、低溫退火熱校平手段,可解決鋸片難以 校平處理的生產問題。
28日下午下半場的技術論壇由林峰主持。
演講題目二十四:《一種金剛石砂輪專用新型樹脂的性能研究》。演講者:葉曉川
演講摘要:
介紹了一種用于金剛石砂輪的新型樹脂YF,測試了用其制造的金剛石砂輪的磨削比。結果表明,在水冷和干磨條件下用新型樹脂制備的金剛石砂輪具 有優異的磨削性能。用體式顯微鏡觀察幾種樹脂砂輪的表面形貌,找出了存在差異的原因:樹脂對磨料的把持力的大小直接影響砂輪的耐磨性。
演講題目二十五:《鋼筋混凝土金剛石薄壁鉆頭用預合金粉及配方均勻設計的研究》。演講者:王立偉
演講摘要:
本文選用一種預合金粉末作為鋼筋混凝土金剛石薄壁磚頭的胎體成分之一,用配方均勻設計對胎體優化,對確定配方進行了燒結性能和鉆切性能的研 究。大量廠內外試驗表明,所用預合金粉末可降低胎體燒結溫度30℃,還可以很大程度上提高鉆頭的性能,速度比國外同類產品快30%;配方均勻設計具有快速 高效的優點,極大地縮短了研制時間,降低了研制費用,具有良好的實用價值。