金刚石晶胞_范文大全

金刚石晶胞

【范文精选】金刚石晶胞

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【专家解析】金刚石晶胞

【优秀范文】金刚石晶胞

范文一:单晶金刚石 投稿:陆釰釱

由于各类金刚石在适应面上的互补性,金刚石刀具可加工范围有所扩展,人工合成金刚石替代天然金刚石,CVD金刚石替代PCD金刚石的趋势也日渐明显。切削加工也由此而进入了一个可实现高效、经济加工的新时期,其替代程度决定于技术和经济两方面因素,尤其是刀片的成型、刃磨和焊的难易程度将直接影响金刚石刀具的价格和性能。

通常PCD刀具适合于粗加工和要求刀具有较高断裂韧性的生产中,CVD厚膜和单晶金刚石刀具多用於高速精加工和半精加工。

在企业经营过程中手持刷卡机,危机非但无法避免,甚至可以形容为危机四伏。

对待危机,很多企业的应激反应就是:裁员。其实裁员只是并不能让危机远离,反而让危机更大、更猛、更久。

这里分享一个大家并不陌生的案例:威罗比·马柯米克先生经营的马柯米克公司是一家著名的香料公司,因为种种原因陷入危机,此时只有降低所有职员10%的薪水才可以达到收支平衡,渡过危机。而就在这个时候,威电动二通阀罗比先生撒手人寰。其侄子查理斯·马柯米克先生出任公司董事长伊始,非但没有降低所有职员10%的薪水,反而每人加了10%的薪水,职员们为之鼓舞,齐心协力很快就扭转危局,转危为安。

首先,危机来袭,企业最需要的是凝聚人心,团结一致的克服困难,裁员的结果只能让人心惶惶,最终危机还没来你就已经败得一塌糊涂了公交刷卡机 。此时,为了得到更多的支持,你虽然不必加薪,但更不能以减薪或裁员来应对。因为节省下来的是杯水车薪,不足以抵抗危机,反而让大家人人自危。俗话说:人心齐泰山移。只要队伍不散,人心不散,一切困难都可以克服。 目前,单晶金刚石、PCD(或PCD/CC)、以及CVD金刚石均成功用作车刀、镗刀、钻头、铰刀、铣刀、成形刀和切齿刀具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PCD/CC材料

PCD和PCD/CC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PCD/CC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刀具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,则刀具磨损越快。因此,用传统的硬质合金刀具很难进行加工,刀具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刀具材料。

用PCD金刚石加工铝基复合材料,其切削速度可达800~1000m/min,刀具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Ra0.025~0.012μm。图2所示为用PCD刀具钻加工20%SiCυ的铝基复合材料螺旋泵壳的应用实例。

用PCD(或PCD/CC)刀具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类硬质合金刀具的10倍,而磨损却不到硬质合金刀具的1/3。 PCD(或PCD/CC)刀具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刀具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。

其次,对夫妻而言,俗话说的好:危难见真情。对企业而言这一点同样有效,只不过见得不仅仅是“情”,还有“忠”,更有“才”!员工和企杭州等离子切割机报价业之间也会日久生“情”,但是在危机来临的时候,更能识别“人”和“人才”。

再次,危机过后呢?百废待兴,需要人来建设。而你此时再招聘吗?晚矣,再说刚来的新人使用顺手吗?RY导热油泵他们或许需要时间来适应、了解新的环境。而那些在危机时期一起走过来的人才是重生的根本,他们的心态源于危难时期积累,要么百倍努力,要么和尚撞钟,你想让他们怎么做呢?

最后,在危机来袭的时候杭州螺杆空气压缩机,被你裁掉了人里面,也许有很多是克服困难,渡过危机的人才。危机是人制造的,也需要人用意志、精神来克服。所以,有人才有希望。

笔者【宋晓飞】还想问:危机是怎么来的?除去不可抗拒的自然灾难,大都是人制造的,是那些无视规律的人制造,KCB齿轮泵厂家

甚至是经营者自身制造的,而裁员就是将自己的过错转嫁给那些“无辜”的职员。恰恰相反,也许渡过危机就是要靠这些“无辜”的职员。

有些危机是无法避免的,有些危机本身就是规律。不要以为用最简单而粗暴的方式----裁员就可以渡过危机,这样做无济于事,反而让危机更大杭州电焊机价格 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,刀具寿命越高,但切削刃较粗糙,刃口质量差,难以制成高精度刀具;中晶粒一般作为机械加工的通用牌号;细晶粒刀具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0.5μm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。

单晶金刚石刀具材料

单晶金刚石与PCD(或PCD/CC)以及PCD(或PCD/CC)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石目前已经成为可能。用其加工高耐磨的层状木板时,其性能要优于PCD金刚石,不会引起刃口过早钝化。在加工铝基复合材料时,既可采用PCD也可使用TFD(CVD厚膜)。图3所示为用PCD与TFD两种金刚石加工40%SiCυA356MMC材料时的刀具磨损曲綫。图3试验时采用的切削条件为:切削速度400m/min,进给量为0.05mm/r,背吃刀量(切削深度)0.5mm,加切削液。由实验可知,加工40%SiCυ铝基复合材料,使用厚膜金刚石TFD的效果最好,PCD025次之,PCD002刀具的使用寿命最低。

、更猛、更久。只有直面危机,避开危险,寻找机遇,才是正道。而这个过程中,只要做到手中有人,才可心中不慌,才可真正意义上克服困难,渡过危机。

危机也许并不致命,但是对待危机的态度是致命的。裁员就是消极对待,结果伤了士气,动了根基;不减反增的结果是提振士气,缓闭式止回阀其结果不仅仅渡过危机,更有可能是创造奇迹。

如果你面对的是致命的,那么裁员又有何用?

克服危机不是靠你的资金有多雄厚,不是看汽水分离器你如何缩衣节食,关键是看你的态度,看你团队的态度。这个态度虽不是一朝一夕之功,但是在危机来袭才是检验健康态度的关键时期。而经营者对待危机的态度决定了团队的命运,团队的态度最终决定了危机的长短、轻重LQB沥青保湿泵。

任何时候,我们都不要用极端的方式去面对危机,就比如裁员、高利贷等等。请用最乐观的态度带领你团队爬雪山、过草地。没有什么不可以克服,大不了从头再来手持收费机。

范文二:把金刚石晶胞等份成8个小正方体 投稿:陶莔莕

把金刚石晶胞等份成

8个小正方体,

金刚石晶胞内的C原子,就在这8个小正方体中的4个的中心.

两种画法对照着看一下,就明白了.晶胞内的C原子在小立方体的中心

仔细看,很晕的.一旦看懂了,以后都省心了。

金刚石晶胞,已知两个最近的炭间距离为A,求晶胞边长

金刚石的晶胞本来就是含有8个C;可以看成两个面心立方晶胞相互嵌套,彼此进入对方密堆积形成的四面体空穴中而形成.

通过面心立方密堆积的几何来求其边长.

一个晶胞8个顶点,每个占有1/8,8*1/8=1个

6个面心,一个占有1/2,6*1/2=3个

4个黑色的原子完全占有,共4个

4+1+3=8个

把整个晶胞分成四个体积相等的小正方体

每个小正方体的体对角线是两倍键长

可推出整个晶胞的边长的平方为4* 1.55 * 10-8 /3=2.07*10-8cm 开方后再立方就可以算出体积

然后8*12再除以6.02* 10的23次方(阿伏伽德罗常数)就是晶胞的质

最后拿质量除以体积 微笑394 2014-10-20

范文三:第3章晶体结构31给出金刚石晶胞中各原子的坐标。答:顶点 投稿:于夶夷

第 3 章 晶体结构 

3­1 给出金刚石晶胞中各原子的坐标。

答: 顶点原子:(0,0,0,)

面心原子:(1/2,1/2,0) ; (1/2,0,1/2,) ; (0,1/2,1/2)

体对角线上的原子: (3/4,1/4,1/4) ; (1/4,3/4,1/4)

(1/4,1/4,3/4) ; (3/4,3/4,3/4) 

3­2 给出黄铜矿晶胞中各种原子(离子)的坐标。

解:Cu离子数=(8×1/8)+4×1/2+1=4 

所以Cu的坐标:0,0,0; 1/2,0,3/4; 1/2,1/2,1/2; 0,1/2,1/4; 

Fe离子数=6×1/2+4×1/4=4 

所以Fe的坐标:1/2,1/2,0; 1/2,0,1/4; 0,0,1/2; 0,1/2,3/4 

S的质点数:8 

所以S的坐标:3/4,1/4,1/8; 1/4,3/4,1/8; 1/4,1/4,3/8; 3/4,3/4,3/8; 

3/4,1/4,5/8; 1/4,3/4,5/8; 1/4,1/4,7/8 ;3/4,3/4,7/8 ; 

3­3 亚硝酸钠和金红石(TiO2)哪个是体心晶胞?为什么?

答:亚硝酸钠是体心晶胞。在亚硝酸钠晶胞中,每个 NO2 离子的氮、氧原子与其 它NO2离子的氮、氧原子的取向一致,N-O的键长键角相等,因此可公考察氮原子在晶 胞中的坐标解。在NaNO2 中 

NO2 ­ 数为:1+1/8×8=2 

其坐标为:0,0,0; 1/2,1/2,1/2;加1/2 之后为:1/2,1/2,1/2; 0,0,0; 可见NO2 离子可作体心平移。而且,在亚硝酸钠晶胞中,只有两个Na+离子,也是

体心平移关系。 

+ Na 数为:1/4×4+1/2×2=2 

其坐标为:1/2,0,1/2; 0,1/2,0; 加1/2 之后为:0,1/2,0; 1/2,0,1/2; 所以NaNO2 为体心晶胞

金红石不是体心晶胞。 在金红石晶胞中, 两个钛原子坐标分别为 (0, 0, 0) 和 (1/2, 1/2,1/2),是体心平移关系,然而,氧原子却不能作体心平移,所以金红石不是

体心晶胞,而是素晶胞。 

3­4 解:黄铜矿晶胞中: 

Cu的坐标分别为:1/2,1/2,1/2;得 1/2,1/2,1/2; 0,1/2,1/4; 0,0,0; 1/2,0,3/4;Fe 的坐标分别为1/2,1/2,1/2;0,0,1/2; 0,1/2,3/4; 1/2,1/2,0; 1/2,0,1/4 ;S的坐标分别为1/2,1/2,1/2; 1/4,3/4,5/8; 3/4,1/4,5/8; 3/4,3/4, 7/8;1/4,1/4,7/8; 1/4,3/4,1/8;3/4,1/4,1/8;3/4,3/4,3/8; 1/4,1/4,3/8; 所有坐标与原坐标相同,所以黄铜矿晶胞是晶胞。

另解:

黄铜矿晶胞中体心铜原子与顶角铜原子周围的硫原子方向相同, 而且硫原子上连接 的铁原子方向也相同,顶角原子完全相同,因此体心原子可与任一顶角原子对比,所以 黄铜晶胞为体心晶胞。 

3­5 答:白钨矿中,WO4­坐标为:0,0,0;1/2,0,3/4;1/2,1/2,1/2;0,1/2,1/4; 分别为+1/2,1/2,1/2,得 1/2,1/2,1/2;0,1/2,1/4;0,0,0;1/2,0,3/4;Cu + 坐 标为:0,0,1/2;0,1/2,3/4;1/2,1/2,0;1/2,0,1/4;分别为1/2,1/2,1/2,1/2, 1/2,0;1/2,0,1/4;0,0,1/2;0,1/2,3/4 所有变换后坐标与原坐标相同,则白钨 矿晶体为体心晶胞。 

3­6 答: 平均每个晶胞含4个相当与NaHCO3 的原子集合。 

3­8 答:如 7.(2)所示,萤石中含有八面体,其中心没有原子;闪锌矿模型中也含有

八面体 

3­12 答:因为它们的满带与空带的带隙宽度不同,可见光激发它们的满带上的电子,进 入空带时释放的光子的频率不同,因而呈现不同颜色。愚人金的满带与空带间的带隙宽 度与金的相似,故可见光向它的空带激发满带上的电子时,释放的光子的频率与金的类 同,则愚人金有金的光泽。

天然的金刚石不纯净,它们与纯净金刚石的带隙宽度不同,电子受激发时释放的光 子的频率不同,因而天然的金刚石有蓝、红、黄、绿色,而非全呈无色。

2+ 3­24 答:Mg 将填入氧原子堆积形成的八面体空隙中去;所得晶胞是复晶胞 ;氧离子

核间距将扩大65pm晶胞参数a=2×140+2×65=410(pm)。

3-30 晶体结构中的“化学单元”与“结构基元”两个概念是否同一?举例说明它们的 异同。在过去的教科书里常有“晶格结点”一词,你认为它是不是指晶体结构中的“结 构基元”?为什么?

答: “晶格结点”不是晶体学术语,没有确切的意义。它经常不是指晶体微观空间 中的结构基元,例如常见到书上说,干冰的晶格结点是CO2 分子,但干冰的结构基元是

4个CO2 分子的集合,不是一个分子。又例如,常见到书上说,NaCl晶体的晶格结点是

+ - 单独的 Na 和 Cl ,它们(晶格结点)之间的作用力是离子键。但 NaCl 晶体的结构基元

+ - 是一对(Na + Cl )离子,结构基元内就有离子键。所以,最好放弃“晶格结点”这样

一个不确切的概念。 结构单元是化学术语, 例如, 干冰晶体的结构单元是二氧化碳分子, 而结构基元是晶体学术语,例如,干冰晶体的结构基元是4个取向不同的二氧化碳分子 的集合,这种原子集合是该晶体微观空间中的原子周期性平移的最小集合。

3-36 课文里谈到,金刚烷熔点很高,文献又报道,金刚烷在常温压下是一种易挥发的 固体。请问:这两个事实是否矛盾?为什么?

答:不矛盾。金刚烷为非极性分子,分子间力不大,熔点高是因球型而致紧密堆积, 分子几乎相切,空隙很小。挥发性高则是固休表面分子间力小容易脱离固体而逃逸。 评注:分子晶体的熔点不仅与分子的相对质量、分子的极性有关,而且也与分子在微观 空间作用力与分子性质关系时最好不要以熔点为例,而要以沸点等性质为例。

范文四:金刚石晶体的定向 投稿:唐覘覙

金刚石晶体的定向

课题背景

金刚石晶体属于平面立方晶系,由于每个晶面上原子排列形式和原子密度的不同以及晶面之间距离的不同,造成天然金刚石晶体的各向异性,,天然金剐石晶体三个主要晶面(100)、(110)、 (1l1),各晶面各向异性的程度不同,其中(100)晶面各向异性最严重.金刚石不仅各晶面表现的物理机械性能不同、其制造难易程度和使用寿命都不相同。 且同一晶面不同方向的耐磨性也不同。因此,在制造道具时,如果晶向选择不当,即使晶面选择正确,刃磨效率也会大大降低,所以在刃磨过程中要选择晶面的易磨方向,因此,金刚石刀具制造前.对金刚石天然晶体的准确定向.是台理选择晶面的基础技术,是制造性能优良刀具的必要条件。

图1 金刚石晶体结构图

晶体定向主要有三种方法:人工目测晶体定向、激光晶体定向和X射线晶体定向

人工目测晶体定向

该方法是根据天然晶体外部几何形状、表面生长、腐蚀特征及各晶面之间的几何角度关系,凭借操作者长期的工作经验,通过观察和试验所做的粗略晶体定向。该方法简单、易行、不需要借助设备,但定向结果准确性差,对操作者经验要求高,且对于经过加工、失去了天然单晶晶体特征的刀具就无法再进行人工目测定向。

X射线晶体定向

由于X射线的波长接近晶体的晶格常数,当X射线透过晶体或从晶体表面反射回来时,会发生衍射。利用这个原理已开发有专用的X射线晶体定向仪。

金刚石晶体的X射线定向原理

金刚石晶体激光定向

激光晶体定向是一种新的晶体定向方法。它是利用金刚石在不同结晶方向上、表面存在一些生长过程中形成的形状规则的晶面晶纹和徽观凹坑、当相干性比较好的激光照射到金刚石晶体表面上的这些晶纹和微观凹坑时,激光被反射到屏幕上形成特征衍射光图像。人们利用这一原理制成了现在所用激光定向仪定向仪采用氦氖激光管.输出光为可见光能量集中,光斑直径小,一般不用在暗室中也能在光屏上看到清晰的图像(在暗室中效果更好)。

图 金刚石晶体的激光定向原理

由氦氖激光器产生激光束,通过屏幕上的小孔,照射到金刚石表面。金刚石表面存在一些在生长过程中形成的形状规则的晶界晶纹和微观凹坑时,如被激光器照射的金刚石表面是某晶面面网,转动金刚石使被测晶面与激光束垂直,激光被反射到屏幕上,形成特征衍射光像,可根据衍射光像的图像的图形知道被激光照射的晶面是什么晶面,也就确定了该晶面在金刚石晶体内的空间方位。

激光反射形成的衍射光像,是和金刚石表面的晶纹和微观凹坑具有对应关系。由于金刚石单晶各个晶面的结构不同,晶纹和微观凹坑的形状取决于各晶面面网的结构,即金刚石晶体的各晶面有其固定的晶纹和微观凹坑形状,因此,各晶面反射激光而形成的衍射光像形状也是固定的。

图b是(100)晶面的激光衍射光像,光像呈四叶形,而在扫描电镜下观察到的(100)晶面的表面晶纹和微观凹坑呈正方形。(100)晶面是和晶体的4次对称轴相互垂直的,激光衍射光像呈四叶形。

图c是(110)晶面的激光衍射光像,光像呈二叶形。在扫描电镜下观察到的(110)

晶面的表面晶纹和微观凹坑呈狭缝和长条形。(110) 晶面是和晶体的二次对称轴相垂直的,激光衍射光像呈二叶形。(110)晶面的激光衍射光像的叶瓣所指方向也是该晶面的好磨方向。观察(110)晶面的激光衍射光像还发现,光像叶瓣所指方向是和狭长晶纹或微观凹坑相垂直的。

图a是(111)晶面的激光衍射光像,光像呈三叶形。在扫描电镜下观察到的(111)晶面的表面晶纹和微观凹坑呈三角形。(111)晶面是和晶体的三次对称轴相垂直的,激光衍射光像呈三叶形。(111)晶面的激光衍射光像的叶瓣所指方向,也是该镜面的好磨方向。而逆这方向(相差180度)就变成难磨方向。

金刚石晶体激光定向的局限性

激光对金刚石晶体进行定向.作为一种科研方法是可行的 但在实际金刚石刀具加工中 需要大量的定向工作。

激光定向则存在以下局限性

a. 对金刚石单晶体毛坯的初次定向 由于大多数毛坯不具有激光定向所需的理想腐蚀坑 因此要对晶体进行腐蚀处理,一是腐蚀时间长(6~ 7小时),温度高(860℃);二是时间、温度要控制得当 否则不能获得满意的腐蚀坑,仍不能进行激光定向:三是对金刚石造成重量损失 。

b. 不能对已加工的金刚石刀具直接进行激光定向,即使经过合理的腐蚀处理 由于所确定的刀具研磨面偏离三个主要晶面(100),(1 10) (1 1 1)而无法获得所需的特征腐蚀坑,而且腐蚀处理对刀具的破坏性很大。-

c. 精密的金刚石刀具制作过程中 需不断校正晶轴方向.避免偏离所选晶面(1 10)或(10O)太多 若每次校正都要对金刚石晶体先进行腐蚀处理.再作激光定向 则生产周期长 刀具失重多 刀具制作不经济激光定向用于生产中还存在一些问题 虽然对人体无害(X一光对人体有一定的影响) 但准备工作多 时间长 对金刚石晶体的重量损失有很大影响。因此.实用性受到限制

激光对金刚石晶体进行定向的优点:

设备价格便宜,约为X射线晶体定向价格的十分之一。

操作方便,对操作者无害。所用的氦氖激光管功率为0.5W,对人体没有任何副作用,而X射线则对人体有害。

直观,不仅可以确定晶面在晶体中的空间方位,而且可以知道这晶面的好磨方向。

激光定向法的定向精度可以满足生产需要,虽然稍低于X射线晶体定向法,但更适用于生产使用。

范文五:金刚石正八面体外形与其面心立方晶胞间的关系 投稿:赖現珿

第20卷第4期

1997年南京师大学报(自然科学版)JOURNALOFNANJINGNORMALUNIVERSITY(NaturalScience)Vol.20No.41997教学研究

金刚石正八面体外形与其

面心立方晶胞间的关系Ξ

朱小蕾 周志华 徐永进 周萍 周琦峰

金刚石是天然矿物中硬度最大的材料,在电子、机械、宇航工业以及钻探中有着重要应用,它也是中学、大学化学教材中介绍的碳元素的最典型的单质之一.在金刚石中,每个碳原子与最邻近的4个碳原子以正四面体方式相连结,属面心立方晶胞,而其典型的规整晶体具有正八面体的几何外形.为什么具有面心立方晶胞的金刚石会成长成正八面体的几何外形呢?其面心立方晶胞与正八面体几何外形间存在着什么关系呢?(或物质结构)教材中很少涉及,本文就这一问题进行探讨.

(1) 生长锥

,,但实际上

为一折线,.相应地,晶棱移动的轨迹为一平

面或为一折面或曲面.晶面移动的轨迹即成一锥体,即称之为生长

锥.

图1是理想的生长锥图像,表示晶面以均匀的速度向外推移.在

实际晶体生长过程中,晶面向外推移时,往往极不均匀,使生长锥的

侧面呈一曲面,导至生长锥的形态发生改变.研究生长锥可以推知晶

面的相对生长速度,以及不同时期中晶面生长速度的变化.使我们能

较好理解晶体何以会具有它最终的形态,以及这些形态的变化过程.

(2) 晶面生长速度图1 理想的生长锥图像

晶面生长速度可以分为两种:横切方向的速度和垂直方向的速

度.通常所指的晶面生长速度是指垂直方向的速度,而垂直方向的速度与横切方向的速度是密切相关的.

图2可用来描述两种生长速度的关系.AS和AS′代表的晶面,交于A点,AB和AC分别为两者之法线,交角为α.设晶面AS以等速度的垂直生长速度h向外推移,而晶面AS′的垂直生长速度可为h1、h2、h3……等不同数值.假定二晶面分别以h和h′之垂直速度向外推移,最后相交于K,联结AK,将α角分成ν和ν′两部分,设以h′代表AS′晶面之任—垂直生长速度,则

Ξ收稿日期:1997-03-24.

作者单位:南京师范大学化学系,210097,南京.

—55—

南京师大学报(自然科学版)                             第20卷第4期(1997年)

ννh′/h=cos′/cos

α,若h′=h时,则ν=0,ν′=α,此时h′/h=cos

只有AS′面得以扩展,获得一定的横切生长速度,

而AS面的横切生长速度为0.当h′/h>1时,在

晶面沿垂直方向生长的同时,AS晶面将得以扩

展,AS′晶面则反而缩小.从晶面横切生长速度考

虑,AS′晶面的横切生长速度为负值,AS晶面为

正值.

图3是垂直生长速度较快的晶面最终被消灭

的示意图.图中a1、a2晶面垂直生长速度较慢,b

晶面垂直生长速度较快,在生长过程中b晶面将图2 晶面横切生长速度与逐渐缩小而最终被消灭.由此可以得到下列结论:垂直生长速度关系的图解

在晶体成长过程中,垂直生长速度较快的晶面,

横切生长速度往往为负值,最终将导致其本身的消失.以有一定的外形,主要是由于晶核在生长时,速度向外推移,,而包围整个晶体.

(3) ?布拉维从空间格子的几何概

念中导出了实际晶面与面网密度间的关系———实际晶体往往为面网密图3 垂直生长快的  晶面最终被消灭度最大的面网所包围.晶体生长时,面网密度反比于该面网的垂直生长速度.我们可通过面网密度和面网间距的关系进行理解.在空间格子中,面网间距大者即面网间吸引力小者,其面网密度必大,因而在这样的面网上继续形成新面网时放出的能量必小,即形成这样的面网较困难,所以它们的垂直生长速度相对缓慢,最后将得以保留.

图4可以帮助我们理解上述法则.图中示出一个立方晶格的二维点阵,AD和AB两晶面密度最大,BC次之,CD最小.当新质点附着于这些不同的晶面上时,所受到的引力各不相同.从图中可以看出,只有密度最小的CD晶面,具最大的引力,故而优先生长,生长速度也最快,所以是最先消灭的晶面,其次为BC面,所以晶体成长的最后形态,应以AB、AD性质的晶面最占优势.

对金刚石晶胞的分析.利用上面的几个基本概念可以解决我们一开始提出的问题了.图5

(100)和表示了金刚石晶胞和3个晶面,设晶胞边长为a,以a2为基本面积单位,计算(110)、

(110)晶面上的质点数n分别为2.31,2和2.82.比较n值可以看到质点数最少的是(100)面,它的垂直生长速度最快,而横向生长速度最小(负值),最后消灭.(100)面原为一正方形,根据生长锥的形成以及垂直生长速度与横切生长速度的关系可以知道,(100)面最后生长为一个点,而其晶面则为一生长锥.(110)面密度最大,其垂直生长速度最慢,而横切生长速度则最大,在最后形成的晶体中它占绝对优势.由此可见,立方体的6个面生长成为6个顶点,在理想状况下,其生长速度是一样的,最后联结此6个顶点则成一正八面体形.下面再分析一下晶体占绝对优势的面的情况.在立方体1个面(即100面)四周有4个(110)面,这4个(110)面的横切

—56—

朱小蕾等:金刚石正八面体外形与其面心立方晶胞间的关系

图4 面网密度与质点引力的关系       图5 金刚石的晶胞和晶面

1晶胞;2(111)晶面;3(100))晶面

生长速度与垂直生长速度均相等,由一个(100)面形成一个正四方锥(6个).正

八面体由于,,

8.图7表示金刚石晶胞成长为正八面体外形的情况.在自然界中

由于受到外界各种条件的影响,金刚石在开采击来时并不都是完善

的正八面体,特别是一些大号的钻石,其变形更加厉害,但我们仍能

在这些钻石上找到正八面体的痕迹.

为了从实验上证实生长速度最快的晶面会成为晶体几何外形中

一个点的情况,我们做了培养硫酸钾铝晶体的实验,得到了正八面体

的硫酸钾铝晶体.如将硫酸钾铝晶体放在烧杯底部培养,则晶体在成

长过程中生长速度最快的晶面逐渐缩小,在该生长方向上吸附的红

色有机染料的量也相对少,所以在该方向上红色最浅.

参考文献

1 JohnCK,KeithFP.Chemistry&ChemicalReactivity.2nded.PhiladelphiaFt.WorthChicago:saundersCollegepublishing.1990.542~543

2 南京大学地质系矿物岩石教研组编.结晶学.北京:人民教育出版社,1961.59~63

3 HGF温克勒著.晶体构造和晶体性质.北京:科学出版社.1960.321~323

4 RCEvans.AnIntroductiontoCrystalChemistry.CambridgeUniversityPress.1964.61~62

5 EIGivargizov,KSBagdasarov,VAKuznetsov,etal.ModernCrystallographyⅢ.CrystalGrowth.springer-verlag.Berin

Heidelberg,1987.409~410图6 100面在生成过程中形成正四方锥的示意图图7 金刚石晶胞成长为正八面体外形的情况

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范文六:较石墨和金刚石的晶体结构 投稿:郑姬姭

较石墨和金刚石的晶体结构、结合键和性能。

答:金刚石晶体结构为带四面体间隙的FCC,碳原子位于FCC点阵的结合点和四个不

相邻的四面体间隙位置,碳原子之间都由共价键结合,因此金刚石硬度高,结构致密。石墨晶体结构为简单六方点阵,碳原子位于点阵结点上,同层之间由共价键结合,邻层之间由范德华力结合,因此石墨组织稀松,有一定的导电性,常用作润滑剂。

1. 单晶体:如果一个物体就是一个完整的晶体,这样的晶体~单晶体.

水晶、雪花、食盐小颗粒、单晶硅、晶须

2 多晶体:如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的,这样的物体~多晶体,其中的小晶体叫做晶粒,其边界称为晶界,多晶体有一定的熔点。各向同性

金属及合金等.

3 非晶体:没有规则的几何形状,原子在三维空间内不规则排列。长程无序,各向同性。 常见的非晶体有:玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等.

扩散定理

 单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的物质量(扩散通量)与该物质在该

面积处的浓度梯度成正比 。

为扩散通量,表示扩散物质通过单位截面的流量,dC/dx为沿x方向的浓度梯度;D为原子的扩散系数。负号表示扩散由高浓度向低浓度方向进行。

层错能

金属结构在堆垛时,没有严格的按照堆垛顺序,形成堆垛层错。层错是一种晶格缺陷,它破坏了晶体的周期完整性,引起能量升高,通常把单位面积层错所增加的能量称为层错能。

层错能出现时仅表现在改变了原子的次近邻关系,几乎不产生点阵畸变。所以,层错能相对于晶界能而言是比较小的。层错能越小的金属,则层错出现的几率越大。 在层错能较高的金属如铝及铝合金、纯铁、铁素体钢(bcc)等热加工时,易发生动态回复,因为这些金属中易发生位错的交滑移及攀移。而奥氏体钢(fcc)、镁及其合金等由于层错能低,不发生位错的交滑移,所以动态再结晶成为动态软化的主要方式。

面心立方的密排面

晶体中原子的堆垛方面心立方晶格的金属: 铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、γ- 铁( γ-Fe, 912℃~1394℃)

式n面心立方:密排面为{111} A

BCABCABC……

点阵常数与原子半径R的关系

晶胞棱边的长度称为点阵常数或晶格常数。对立方晶系,a=b=c,点阵常数用a表示即可;

对六方晶系,a1=a2=a3?c,需要用a和c两个点阵常数来表示晶胞的大小。

1.面心立方:

– 最密排方向<110> – 即面对角线方向 原子半径为

面心立方晶格

(1)晶胞中的原子数

面心立方晶体每个角上的原子只有1/8个属于这个晶胞,六个面中心的原子只有1/2属于这个晶胞,所以面心立方晶胞中的原子数为8*1/8+1/2x6=4.

(2)原子半径

在面心立方晶胞中,只有沿着晶胞六个面的对角线方向,原子是互相接触的,面对角线的长度为

它与4个原子半径的长度相等,所以面心立方晶胞的原子半径

(3)配位数

所谓配位数是指晶体结构中 与任一个原子最近的原子得数目.面心立方晶格的配位数位12.

(4)致密度

面心立方晶格的致密度为

: . .

(5)原子密排面和密排排方向:密排面 {111};密排方向: <110>

(6)原子堆垛方式

原子面的空隙是有三个原子所构成的,原子排列较为紧密,原子堆垛方式为abcabc.

半导体

材料的电阻率界于金属与绝缘材料之间的材料。这种材料在某个温度范围内随温度升高而增加电荷载流子的浓度,电阻率下降半导体(semiconductor),指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体在收音机、以及测温上有着广泛的应用。

。半导体材料的制造

为了满足量产上的需求,半导体的电性必须是可预测并且稳定的,因此包括掺杂物的纯度以及半导体晶格结构的品质都必须严格要求。常见的品质问题包括晶格的错位(dislocation)、双晶面(twins),或是堆栈错误(stacking fault)都会影响半导体材料的特性。对于一个半导体元件而言,材料晶格的缺陷通常是影响元件性能的主因。

目前用来成长高纯度单晶半导体材料最常见的方法称为裘可拉斯基制程(Czochralski process)。这种制程将一个单晶的晶种(seed)放入溶解的同材质液体中,再以旋转的方式缓缓向上拉起。在晶种被拉起时,溶质将会沿着固体和液体的接口固化,而旋转则可让溶质的温度均匀。

密排面和密排方向

 不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上原子排列方式和排列密度不一样。

 在体心立方晶格中,原子密度最大的晶面为{110}, 称为密排面; 原子密度最大的晶向为<111>,

称为密排方向。

 在面心立方晶格中, 密排面为{111}, 密排方向为<110>。

 密排六方,原子密排面和密排排方向:密排面:{0001};密排方向:[1120]

范文七:单晶金刚石刀具的设计与应用 投稿:于荦荧

1999年第33卷№6

21

单晶金刚石刀具的设计与应用

中国科技大学(合肥230026) 张竞敏 黄松筠

摘 要:介绍了单晶金刚石刀具的特点及用途,讨论了金刚石刀具的设计原则及几种常用刀具的设计方案,提出了金刚石刀具的使用及维护方法。

关键词:单晶金刚石刀具 设计 应用

DesignandApplicationofSingleAbstract:diamondcuttersareintroduced.Thedesignprinci2plesandarediscussed.Theusingandmaintainingmethodsofdiamondcuttersarepresented.

Keywords:single-crystaldiamondcutter design application

  金刚石是单一碳原子的结晶体,其晶体结构属原子密度最高的等轴面心立方晶系。金刚石晶体中碳原子间的连接键为sp3杂化共价键,具有极强的结合力、稳定性和方向性。金刚石独特的晶体结构使其具有自然界最高的硬度、刚性、折射率和导热系数,以及极高的抗磨损性、抗腐蚀性及化学稳定性。

单晶金刚石的优良特性可以满足精密及超精密切削对刀具材料的大多数要求,是理想的精密切削刀具材料。金刚石无内部晶界的均匀晶体结构使刀具刃口在理论上可以达到原子级的平直度与锋利度,切削时切薄能力强、精度高、切削力小;其高硬度及良好的抗磨损性、抗腐蚀性和化学稳定性可保证刀具具有超长寿命,从而能进行长时间的持续切削,并可减小因刀具磨损对零件精度的影响;其高导热系数可降低切削温度和零件的热变形。

单晶金刚石刀具在机械加工领域具有重要地位,广泛应用于诸如反射镜、导弹和火箭的导航陀螺、计算机硬盘基片、加速器电子枪等超精密镜面零件的加工。单晶金刚石还可用于制造眼科、脑外科手术刀、超薄生物切片刀等医用刀具。此外,单晶金刚石刀具在民用产品加工中的应用也日趋广泛,从手表零件、铝活塞、首饰等的加工到制笔、高光标牌及有色金属镜面装饰零件的加工,其应用已进入机械加工的多种

收稿日期:1999年1月

领域。

本文重点讨论单晶金刚石刀具的设计原则及使用技术。

1.单晶金刚石刀具镜面加工机理

切削加工后的残留面积高度h=f/(ctgκr

)即为已加工表面的理论粗糙度值,它+ctgκr′

随进给量f、刀具主偏角κ的减小r和副偏角κr′而减小。由于主偏角κr的减小会使Fy力迅速增大而引起刀具振动,减小进给量f则会影响切削效率,所以一般通过减小副偏角κ来降低r′表面粗糙度值。

常规切削用刀具表面较粗糙,刀刃平整性差,若选用的副偏角过小,一方面副切削刃的不平整会复映到已加工表面上;另一方面还会加剧副后刀面与已加工表面的摩擦,将已加工表面“拉毛”。所以在常规切削中,副偏角约为2°时加工表面粗糙度值最小,进一步减小副偏角则会使已加工表面质量恶化。

单晶金刚石刀具的表面粗糙度值可小于μRa0.01m,刀刃质量至少可达到在100倍显微镜下观察无缺陷,加之摩擦系数极小,所以其副偏角极限值可减小至0~2′,从而可使加工表面粗糙度理论值接近或等于零,实际表面粗糙度值可达到镜面或超光滑表面的要求。

由此可见,就刀具本身而言,单晶金刚石刀具的镜面加工机理是通过刀具的超光洁表面和无缺陷的副切削刃(修光刃)的作用,使加工表

22

工具技术

面粗糙度理论值接近于零来获得镜面加工效果。

2.单晶金刚石刀具的设计

设计单晶金刚石刀具时需要考虑的主要因素有:①被加工零件精度要求;②实际加工条件;③金刚石材料的特性。

设计单晶金刚石刀具时,应遵循以下原则:①由于单晶金刚石硬度高、加工困难,因此刀具的形状应尽可能简单;②大、,件,,冲击能力;③修光刃长度,同时应考虑刀具的切薄能力。

下面以几种常用刀具为例,讨论单晶金刚石刀具的设计方案。

(1)计算机硬盘基片车刀计算机硬盘基片用于信息的存储,其材料为铝或铝合金,基片表面粗糙度值越低,存储密度越大,因此降低其加工表面粗糙度值十分关键。同时由于基片厚度小于0.9mm,为防止其变形,应尽量减小加工时的切削力和挤压。

硬盘基片的切削采用具有良好刚性和稳定性的超高精度磁盘车床。切削深度约为0.01~0.02mm,进给量约为0.5mm。

硬盘基片单晶金刚石车刀的刀头形状如图1所示。刀头有两个主切削刃,加工时可以左

圆弧半径小于100nm,5°的后角已可充分减小后刀面与已加工表面的挤压和摩擦。

该刀具的关键质量要求是刀刃及刀尖在500倍显微镜下观察无缺陷。其设计原则同样适用于其它超精密镜面加工刀具。

(2)首饰批花刀,,其刀所示。刀尖角在110°~150°之,以适应不同大小及深度的花纹加工。由于批花机床结构简单、刚性差、振动大,加之采用断续干切削,加工条件很差,因此批花刀刀头需要具有较强的抗冲击能力。5°的负前角和1°~1.5°的后角可有效增加刀刃强度,同时较小的后角还可使刀具与工件之间适当挤靠,使切削不至于“发虚”,防止切削振动在已加工表面形成“振纹”

右进刀。较长的修光刃可保证左右两个方向加

工时修光刃后刀面的磨损不会互相干涉。两个主前刀面在进给方向下倾5°,从而得到约2.5°的负前角,使切屑流向待加工表面,以避免切屑划伤已加工表面。金刚石车刀非常锋利,

刀刃

图2 首饰批花刀刀头形状

首饰批花刀与加工表壳及一些高光装饰零件用刀具的设计原则大致相同,该类刀具要求刀刃在200~500倍显微镜下观察无崩口。

(3)隐形眼镜车刀

隐形眼镜所用材料非常柔软,且有一定的抗拉强度,一般材料刀具由于刀刃圆弧过大,很难对其进行切削加工。由于车削加工后还有一道研磨工序,因此车削加工的表面粗糙度只要

μ求达到Ra0.1m,车削加工的主要目的是得到具有一定形状精度的凹凸圆弧面,对刀具的主要要求是刀刃的锋利性。隐形眼镜车刀的刀头形状如图3所示。为满足切削凹圆弧面的需

图1 硬盘基片车刀刀头形状

要,采用15°的后角,要求刀刃在100倍显微镜

1999年第33卷№6

23

下观察无崩口

器等非接触式测量方法。

应采用脱脂棉加适量酒精或丙酮清洗金刚石刀具。刀具不使用时应套上橡胶或塑料保护套,并放置于单独的刀盒中。

使用直线修光刃金刚石刀具进行镜面切削时,要求副偏角小于几分,1,,。:首先在工件上加工出一小段表

图3.单晶金刚石刀具脆性大,加之刀刃非常锋

利,受到冲击时容易产生崩刃,因此应尽可能在平稳、无振动的工作条件下使用;同时还应尽可能提高工件和刀具的装卡刚性及整个系统的刚性,增加其抗振能力。切削用量以不超过0.1mm为宜。

较高的切削速度可减小切削力,而低速切削则会增大切削力,从而加速刀具崩刃失效,因此采用金刚石刀具加工时切削速度不宜过低。应避免在静止状态下使金刚石刀具与工件或其它硬物接触,以防止碰伤刀具刃口。操作人员的指甲和指纹中容易夹带砂粒等硬质物,用指甲或手指直接刮擦刀刃也可能损坏金刚石刀刃。金刚石刀具的检测和调刀应采用光学仪

面,然后在10~30倍显微镜下调整刀具,使修光刃与其在新加工表面中的镜像平行。由于平行度要求较高,因此必须进行耐心而精细的反复调整。应注意:拧动刀杆夹紧螺钉时可能使刀具产生微小转动而导致对刀失败。由于直线修光刃刀具的对刀过程费时费力,因此对于一些精度要求稍低的镜面切削可采用半径为10~30mm的圆弧刃刀具代替直线修光刃刀具。这种圆弧刃刀具的形状与隐形眼镜车刀类似,只是减小了后角,增大了刀尖圆弧半径。使用这种刀具不但可简化对刀过程,而且当一段圆弧磨损后,稍微转动刀具后还可使用另一段新圆弧,从而增加了刀具寿命。高精度的单晶金刚石圆弧刀具也是加工凹面反射镜的必备刀具。

编辑:张 宪

范文八:聚晶金刚石(PCD)刀具 投稿:杨馉馊

PCD的定义,PCD是英文Polycrystalline diamond的简称,中文直译过来是聚晶金刚石的意思.它与单晶金刚石相对应. 摘自:中国机械资讯网

聚晶金刚石(PCD)刀具发展

1.概述

1.1 PCD刀具的发展

金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史。在刀具发展历程中,从十九世纪末到二十世纪中期,刀具材料以高速钢为主要代表;1927年德国首先研制出硬质合金刀具材料并获得广泛应用;二十世纪五十年代,瑞典和美国分别合成出人造金刚石,切削刀具从此步入以超硬材料为代表的时期。二十世纪七十年代,人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石(PCD),解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵的问题,使金刚石刀具的应用范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。

1.2 PCD刀具的性能特点

金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性,可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具的上述特性是由金刚石晶体状态决定的。在金刚石晶体中,碳原子的四个价电子按四面体结构成键,每个碳原子与四个相邻原子形成共价键,进而组成金刚石结构,该结构的结合力和方向性很强,从而使金刚石具有极高硬度。由于聚晶金刚石(PCD)的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体,虽然加入了结合剂,其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。但由于PCD烧结体表现为各向同性,因此不易沿单一解理面裂开。 PCD刀具材料的主要性能指标:①PCD的硬度可达8000HV,为硬质合金的80~120倍;②PCD的导热系数为700W/mK,为硬质合金的1.5~9倍,甚至高于PCBN和铜,因此PCD刀具热量传递迅速;③PCD的摩擦系数一般仅为0.1~0.3(硬质合金的摩擦系数为0.4~1),因此PCD刀具可显著减小切削力;④PCD的热膨胀系数仅为0.9×10 -6~1.18×10 -6,仅相当于硬质合金的1/5,因此PCD刀具热变形小,加工精度高;⑤PCD刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小,在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤。

1.3 PCD刀具的应用

工业发达国家对PCD刀具的研究开展较早,其应用已比较成熟。自1953年在瑞典首次合成人造金刚石以来,对PCD刀具切削性能的研究获得了大量成果,PCD刀具的应用范围及使用量迅速扩大。目前,国际上著名的人造金刚石复合片生产商主要有英国De Beers公司、美国GE公司、日本住友电工株式会社等。据报道,1995年一季度仅日本的PCD刀具产量即达10.7万把。PCD刀具的应用范围已由初期的车削加工向钻削、铣削加工扩展。由日本一家组织进行的关于超硬刀具的调查表明:人们选用PCD刀具的主要考虑因素是基于PCD刀具加工后的表面精度、尺寸精度及刀具寿命等优势。金刚石复合片合成技术也得到了较大发展,DeBeers公司已推出了直径74mm、层厚0.3mm的聚晶金刚石复合片。

国内PCD刀具市场随着刀具技术水平的发展也不断扩大。目前中国第一汽车集团已有一百多个PCD车刀使用点,许多人造板企业也采用PCD刀具进行木制品加工。PCD刀具的应用也进一步推动了对其设计与制造技术的研究。国内的清华大学、大连理工大学、华中理工大学、吉林工业大学、哈尔滨工业大学等均在积极开展这方面的研究。国内从事PCD刀具研发、生产的有上海舒伯哈特、郑州新亚、南京蓝帜、深圳润祥、成都工具研究所等几十家单位。目前,PCD刀具的加工范围已从传统的金属切削加工扩展到石材加工、木材加工、金属基复合材料、玻璃、工程陶瓷等材料的加工。通过对近年来PCD刀具应用的分析可见,PCD刀具主要应用于以下两方面:①难加工有色金属材料的加工:用普通刀具加工难加工

有色金属材料时,往往产生刀具易磨损、加工效率低等缺陷,而PCD刀具则可表现出良好的加工性能。如用PCD刀具可有效加工新型发动机活塞材料——过共晶硅铝合金(对该材料加工机理的研究已取得突破)。②难加工非金属材料的加工:PCD刀具非常适合对石材、硬质碳、碳纤维增强塑料(CFRP)、人造板材等难加工非金属材料的加工。如华中理工大学1990年实现了用PCD刀具加工玻璃;目前强化复合地板及其它木基板材(如MDF)的应用日趋广泛,用PCD刀具加工这些材料可有效避免刀具易磨损等缺陷。

2.PCD刀具的制造技术

2.1 PCD刀具的制造过程

PCD刀具的制造过程主要包括两个阶段:①PCD复合片的制造:PCD复合片是由天然或人工合成的金刚石粉末与结合剂(其中含钴、镍等金属)按一定比例在高温(1000~2000℃)、高压(5~10万个大气压)下烧结而成。在烧结过程中,由于结合剂的加入,使金刚石晶体间形成以TiC、SiC、Fe、Co、Ni等为主要成分的结合桥,金刚石晶体以共价键形式镶嵌于结合桥的骨架中。通常将复合片制成固定直径和厚度的圆盘,还需对烧结成的复合片进行研磨抛光及其它相应的物理、化学处理。②PCD刀片的加工:PCD刀片的加工主要包括复合片的切割、刀片的焊接、刀片刃磨等步骤。

2.2 PCD复合片的切割工艺

由于PCD复合片具有很高的硬度及耐磨性,因此必须采用特殊的加工工艺。目前,加工PCD复合片主要采用电火花线切割、激光加工、超声波加工、高压水射流等几种工艺方法,其工艺特点的比较见表1。

表1 PCD复合片切割工艺的比较

工艺方法 -工艺特点

电火花加工-高度集中的脉冲放电能量、强大的放电爆炸力使PCD材料中的金属融化,部分金刚石石墨化和氧化,部分金刚石脱落,工艺性好、效率高

超声波加工-加工效率低,金刚石微粉消耗大,粉尘污染大

激光加工 -非接触加工,效率高、加工变形小、工艺性差

在上述加工方法中,电火花加工效果较佳。PCD中结合桥的存在使电火花加工复合片成为可能。在有工作液的条件下,利用脉冲电压使靠近电极金属处的工作液形成放电通道,并在局部产生放电火花,瞬间高温可使聚晶金刚石熔化、脱落,从而形成所要求的三角形、长方形或正方形的刀头毛坯。电火花加工PCD复合片的效率及表面质量受到切削速度、PCD粒度、层厚和电极质量等因素的影响,其中切削速度的合理选择十分关键,实验表明,增大切削速度会降低加工表面质量,而切削速度过低则会产生“拱丝”现象,并降低切割效率。增加PCD刀片厚度也会降低切割速度。

2.3 PCD刀片的焊接工艺

PCD复合片与刀体的结合方式除采用机械夹固和粘接方法外,大多是通过钎焊方式将PCD复合片压制在硬质合金基体上。焊接方法主要有激光焊接、真空扩散焊接、真空钎焊、高频感应钎焊等。目前,投资少、成本低的高频感应加热钎焊在PCD刀片焊接中得到广泛应用。在刀片焊接过程中,焊接温度、焊剂和焊接合金的选择将直接影响焊后刀具的性能。在焊接过程中,焊接温度的控制十分重要,如焊接温度过低,则焊接强度不够;如焊接温度过高,PCD容易石墨化,并可能导致“过烧”,影响PCD复合片与硬质合金基体的结合。在实际加工过程中,可根据保温时间和PCD变红的深浅程度来控制焊接温度(一般应低于700℃)。国外的高频焊接多采用自动焊接工艺,焊接效率高、质量好,可实现连续生产;国内则多采用手工焊接,生产效率较低,质量也不够理想。

2.4 PCD刀片的刃磨工艺

PCD的高硬度使其材料去除率极低(甚至只有硬质合金去除率的万分之一)。目前,PCD

刀具刃磨工艺主要采用树脂结合剂金刚石砂轮进行磨削。由于砂轮磨料与PCD之间的磨削是两种硬度相近的材料间的相互作用,因此其磨削规律比较复杂。对于高粒度、低转速砂轮,采用水溶性冷却液可提高PCD的磨削效率和磨削精度。砂轮结合剂的选择应视磨床类型和加工条件而定。由于电火花磨削(EDG)技术几乎不受被磨削工件硬度的影响,因此采用EDG技术磨削PCD具有较大优势。某些复杂形状PCD刀具(如木工刀具)的磨削也对这种灵活的磨削工艺具有巨大需求。随着电火花磨削技术的不断发展,EDG技术将成为PCD磨削的一个主要发展方向。

3.PCD刀具的设计原则

3.1 刀具材料的选择

(1)合理选择PCD粒度

PCD粒度的选择与刀具加工条件有关,如设计用于精加工或超精加工的刀具时,应选用强度高、韧性好、抗冲击性能好、细晶粒的PCD。粗晶粒PCD刀具则可用于一般的粗加工。PCD材料的粒度对于刀具的磨损和破损性能影响显著。研究表明:PCD粒度号越大,刀具的抗磨损性能越强。采用De Beers 公司SYNDITE 002和SYNDITE 025两种PCD材料的刀具加工SiC基复合材料时的刀具磨损试验结果表明,粒度为2μm的SYNDITE 002PCD材料较易磨损。

2)合理选择PCD刀片厚度

通常情况下,PCD复合片的层厚约为0.3~1.0mm,加上硬质合金层后的总厚度约为2~8mm。较薄的PCD层厚有利于刀片的电火花加工。De Beers公司推出的0.3mm厚PCD复合片可降低磨削力,提高电火花的切割速度。PCD复合片与刀体材料焊接时,硬质合金层的厚度不能太小,以避免因两种材料结合面间的应力差而引起分层。

3.2 刀具几何参数与结构设计

PCD刀具的几何参数取决于工件状况、刀具材料与结构等具体加工条件。由于PCD刀具常用于工件的精加工,切削厚度较小(有时甚至等于刀具的刃口半径),属于微量切削,因此其后角及后刀面对加工质量有明显影响,较小的后角、较高的后刀面质量对于提高PCD刀具的加工质量可起到重要作用。

PCD复合片与刀杆的连接方式包括机械夹固、焊接、可转位等多种方式,其特点与应用范围见表2。

表2 PCD复合片与刀杆连接方式的特点与应用

连接方式-特点-应用范围

机械夹固-由标准刀体及可做成各种集合角度的可换刀片组成,具有快换和便于重磨的优点-中小型机床

整体焊接-结构紧凑、制作方便,可制成小尺寸刀具-专用刀具或难于机夹的刀具,用于小型机床

机夹焊接-刀片焊接于刀头上,可使用标准刀杆,便于刃磨及调整刀头位置-自动机床、数控机床

可转位-结构紧凑,夹紧可靠,不需重磨和焊接,可节省辅助时间,提高刀具寿命-普通通用机床

4.PCD刀具的切削参数与失效机理

4.1 PCD刀具切削参数对切削性能的影响

(1)切削速度

PCD刀具可在极高的主轴转速下进行切削加工,但切削速度的变化对加工质量的影响不容忽视。虽然高速切削可提高加工效率,但在高速切削状态下,切削温度和切削力的增加可使刀尖发生破损,并使机床产生振动。加工不同工件材料时,PCD刀具的合理切削速度也有

所不同,如铣削Al2O3强化地板的合理切削速度为110~120m/min;车削SiC颗粒增强铝基复合材料及氧化硅基工程陶瓷的合理切削速度为30~40m/min。

(2)进给量

如PCD刀具的进给量过大,将使工件上残余几何面积增加,导致表面粗糙度增大;如进给量过小,则会使切削温度上升,切削寿命降低。

(3)切削深度

增加PCD刀具的切削深度会使切削力增大、切削热升高,从而加剧刀具磨损,影响刀具寿命。此外,切削深度的增加容易引起PCD刀具崩刃。

不同粒度等级的PCD刀具在不同的加工条件下加工不同工件材料时,表现出的切削性能也不尽相同,因此应根据具体加工条件确定PCD刀具的实际切削参数。

4.2 PCD刀具的失效机理

刀具的磨损形式主要有磨料磨损、粘结磨损(冷焊磨损)、扩散磨损、氧化磨损、热电磨损等。PCD刀具的失效形式与传统刀具有所不同,主要表现为聚晶层破损、粘结磨损和扩散磨损。研究表明,采用PCD刀具加工金属基复合材料时,其失效形式主要为粘结磨损和由金刚石晶粒缺陷引起的微观晶间裂纹。在加工高硬度、高脆性材料时,PCD刀具的粘结磨损并不明显;相反,在加工低脆性材料(如碳纤维增强材料)时,刀具的磨损增大,此时粘接磨损起主导作用。

5.结语

PCD刀具因其良好的加工质量和加工经济性在非金属材料、有色金属及其合金材料、金属基复合材料等切削加工领域显示出其它刀具难以比拟的优势。随着PCD刀具的理论研究日益深入及其应用技术的进一步推广,PCD刀具在超硬刀具领域的地位将日益重要,其应用范围也将进一步拓展。

为在精加工非铁金属尤其是铝材料时有效控制切屑,国外开发出一种带有断屑器的PCD刀片。这种刀片是具有整体PCD切削刃的硬质合金基体刀片。硬质合金断屑器被直接焊在基体上,因此消除了金刚石和断屑器之间的缝隙,可避免切屑堵塞。该刀片圆周切削速度为250m/min,进给量为0.25mm/min。

PCD的定义,PCD是英文Polycrystalline diamond的简称,中文直译过来是聚晶金刚石的意思.它与单晶金刚石相对应.

范文九:北理工理论物理导论实验二:用C语言编程证明金刚石晶胞内原子特性的不同 投稿:丁囧囨

实验一:用C语言编程证明金刚石晶胞内原子特性的不同 一:实验要求

金刚石的晶胞是由两个面心立方嵌套而成,其中一个面心立方是另一个面心立方沿其对角线平移1/4而得。用C语言编程证明金刚石晶胞中两类碳原子(原胞中两个原子)的物理性质是不同的。

二:实验目的

1)深化对晶胞和原胞概念的理解。

2)锻炼以C语言为工具,去解决和证明问题的能力。

三:实验源代码

源代码:

#include

#include

#define pi 3.1415926

struct Atom

{ int x,y,z; };

void Angle(struct Atom v1,struct Atom v2)

{

float seta1,m1,m2,seta;

m1=sqrt(v1.x*v1.x+v1.y*v1.y+v1.z*v1.z);

m2=sqrt(v2.x*v2.x+v2.y*v2.y+v2.z*v2.z);

seta1=(v1.x*v2.x+v1.y*v2.y+v1.z*v2.z)/m1/m2;

seta=acos(seta1)/pi*180;

printf("%4f ",seta);

};

main()

{

int i,j;

struct Atom vector1[6];

struct Atom vector2[6];

struct Atom temp;

struct Atom catom1[14]={0,0,0,4,0,0,0,4,0,2,2,0,4,4,0,2,0,2,0,2,2,4,2,2,2,4,2,0,0,4,4,0,4,0,4,4,2,2,4,4,4,4};

struct Atom catom2[14];

for(i=0;i<=13;i++)

{

catom2[i].x=catom1[i].x+1;

catom2[i].y=catom1[i].y+1;

catom2[i].z=catom1[i].z+1;

}

for(i=0,j=0;i<=13;i++)

{

temp.x=catom1[i].x-catom2[0].x;

temp.y=catom1[i].y-catom2[0].y;

temp.z=catom1[i].z-catom2[0].z;

if((temp.x*temp.x+temp.y*temp.y+temp.z*temp.z)==3) {

vector2[j]=temp;

j++;

}

}

for(i=0,j=0;i<=13;i++)

{

temp.x=catom2[i].x-catom1[13].x;

temp.y=catom2[i].y-catom1[13].y;

temp.z=catom2[i].z-catom1[13].z;

if((temp.x*temp.x+temp.y*temp.y+temp.z*temp.z)==3) {

vector1[j]=temp;

j++;

}

}

printf("I类原子最近一层原子的键角\n");

for(i=0;i<4;i++)

for(j=i+1;j<4;j++)

{ Angle(vector1[i],vector1[j]); }

printf("\n");

printf("II类原子最近一层原子的键角\n");

for(i=0;i<4;i++)

for(j=i+1;j<4;j++)

{ Angle(vector2[i],vector2[j]); }

printf("\n");

for(i=0,j=0;i<=13;i++)

{

temp.x=catom1[i].x-catom2[0].x;

temp.y=catom1[i].y-catom2[0].y;

temp.z=catom1[i].z-catom2[0].z;

if((temp.x*temp.x+temp.y*temp.y+temp.z*temp.z)==11) {

vector2[j]=temp;

j++;

}

}

for(i=0,j=0;i<=13;i++)

{

temp.x=catom2[i].x-catom1[13].x;

temp.y=catom2[i].y-catom1[13].y;

temp.z=catom2[i].z-catom1[13].z;

if((temp.x*temp.x+temp.y*temp.y+temp.z*temp.z)==11) {

vector1[j]=temp;

j++;

}

}

printf("I类原子次近一层原子的键角\n");

for(i=0;i<4;i++)

for(j=i+1;j<4;j++)

{ Angle(vector1[i],vector1[j]); }

printf("\n");

printf("II类原子次近一层原子的键角\n");

for(i=0;i<4;i++)

for(j=i+1;j<4;j++)

{ Angle(vector2[i],vector2[j]); }

printf("\n");

system("pause");

}

四:实验结果

结果如下图:

由图可知:同层原子的键角都不完全相同,所以金刚石晶胞内原子特性是不同的。

范文十:钻石宝石级金刚石的原石晶体介绍 投稿:龚墡墢

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钻石/宝石级金刚石的原石晶体介绍

Tags: 钻石 , 金刚石 , 珠宝 , 矿物

宝石级金刚石俗称钻石,是无色正八面体晶体,由碳原子以四价键链接,为目前已知自然存在最硬物质。目前已知只有聚氮化硼(BN)x

的硬度超过金刚石。 在金刚石晶体中,碳原子按四面体成键方式互相连接,组成无限的三维骨架,是典型的原子晶体。在金刚石晶体中,每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键,构成正四面体。

八面体金刚石

此系列文章由【珠宝实验室】搜集整理提供,版权规原作者所有,下载仅供交流学习

www.10221.com.cn/blog 由于金刚石中的CC键很强,所以所有的价电子都参与了共价键的形成,没有自由电子,所以金刚石不仅硬度大,熔点极高,而且不导电。在工业上,主要用于制造钻探用的探头和磨削工具,形状完整的金刚石还用于制造手饰等高档装饰品,其价格十分昂贵。

产于母岩中的八面体金刚石

八面体金刚石等宝玉石矿物原石,其中“石英”为水晶晶簇。

巨型的美钻可以价值连城。而掺有颜色的钻石的价钱更高。目前最昂贵的有色钻石,要数带有微蓝的水蓝钻石。钻石分为一型和二型两种,这主要是根据它是否含有N元素:一型含;二型不含。而蓝色的钻石是二B型的,是半导体。

中国第一大钻石(原矿物金刚石)——常林钻石

母岩中的金刚石

母岩中的金刚石

澳大利亚的大金刚石

俄罗斯雅库特产的特大金刚石,每颗重50克拉以上。

金刚石

中国辽宁产金刚石

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此系列文章由

【珠宝实验室】搜集整理提供,版权规原作者所有,下载仅供交流学习 www.10221.com.cn/blog 《珠宝专业英语》

图书目录

Unit 1 Introduction of Gemology

Part Ⅰ Text

Part Ⅱ Words and Expressions

Part Ⅲ Text Comprehension

Part Ⅳ Grammar and Training

Unit 2 Virtual Facet Designing

Part Ⅰ Text

Part Ⅱ Words and Expressions

Part Ⅲ Text Comprehension

Part Ⅳ Grammar and Training

Unit 3 Diamond--King of Gemstones

Part Ⅰ Text

Part Ⅱ Words and Expressions

Part Ⅲ Text Comprehension

Part Ⅳ Grammar and Training

Unit 4 Reflection, Refraction and Critical Angle of Diamond

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