Study on Termo-Chemical Wear Mechanism of Diamond and Its Application to High Efficiency Polishing

金刚石热化学磨损机理研究及其在高效抛光中的应用

基本信息

  • 批准号:
    05650117
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.41万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1993
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1993 至 1994
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Thermo-chemical process is considered to be an essential mechanism of wear of diamond cutting edge in ultraprecision metal cutting, because the cutting edge under attritious contact with workmaterial is inevitably subject to elevated temperature. To understand the wear mechanism, the simplified experiments simulating the wear process of cutting edge are carried out. Analyzes on the behavior of chemical reaction between diamond and metal are also made based on the thermodynamics and first principal quantum calculation. The results of the experiments and analyzes show that the thermo-chemical wear by oxidation on the diamond surface contacting with a metal is predominant process when it is heated under the temperature that the metal can be oxidized and also the metal oxide can be deoxidized by diamond. The wear of diamond is also accelerated carbonization of the contacting metal or the diffusion of carbon atoms on diamond surface into the metal. Using the termodynamics analyzes, the conditions on temperature and oxygen partial pressure under which the diamond shows termo-chemical wear can be predicted. Based on the first principal calculation, the wear processes of diamond due to oxidation and carbonization can be well understood. The wear control of diamond tool seems to be difficult under the condition of realistic atmosphere attainable. However, the application of thermo-chemical process seems to be useful for the high efficiency polishing of diamond.
在超精密切削中,由于切削刃与被切削材料的摩擦接触不可避免地要承受高温,因此热化学过程被认为是金刚石切削刃磨损的一个重要机理。为了解其磨损机理,进行了模拟切削刃磨损过程的简化试验。从热力学和第一主量子计算的角度分析了金刚石与金属的化学反应行为。实验和分析结果表明,在金刚石既能氧化金属又能还原金属氧化物的温度下,金刚石与金属接触表面的热化学磨损以氧化磨损为主。金刚石的磨损也是由于接触金属加速碳化或金刚石表面碳原子向金属中扩散。通过热力学分析,可以预测金刚石发生热化学磨损的温度和氧分压条件。基于第一原理计算,可以很好地理解金刚石的氧化和碳化磨损过程。金刚石工具的磨损控制在现实大气条件下似乎是困难的。然而,热化学过程的应用似乎是有用的高效抛光的金刚石。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
S.Shimada, N.Ikawa, J.Uchikoshi, Y.Hayama: "Effect of Defects on Thermo-Chemical Wear Properties of Diamond" Proc.1994 JSPE Autumn Meeting. 113-114 (1994)
S.Shimada、N.Ikawa、J.Uchikoshi、Y.Hayama:“缺陷对金刚石热化学磨损性能的影响”Proc.1994 JSPE 秋季会议。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
島田尚一 他: "第一原理計算に基づくダイヤモンドの熱化学的損耗機構の解析" 1995年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 435-436 (1995)
Shoichi Shimada 等:“基于第一性原理计算的金刚石热化学磨损机理分析”1995 年日本精密工程学会春季会议论文集,435-436 (1995)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
島田尚一 他: "鉄系金属の加工におけるダイヤモンド工具の損耗機構" 精密工学会1994年度関西地方定期学術講演会講演論文集. 37-38 (1994)
Shoichi Shimada 等:“黑色金属加工中金刚石工具的磨损机制”日本精密工程学会 1994 年关西地区定期学术会议论文集 37-38(1994 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
島田尚一 他: "第一原理計算に基づくダイヤモンドの熱化学的損耗機構の解析" 1995年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. (1995)
Shoichi Shimada等:《基于第一性原理计算的金刚石热化学磨损机理分析》1995年精密工程学会春季学术会议论文集(1995年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.Shimada, N.Ikawa, J.Uchikoshi, K.Hirose: "First Principle Analysis on Thermo-Chemical Wear Process of Diamond" Proc.1994 JSPE Spring Meeting. 435-436 (1995)
S.Shimada、N.Ikawa、J.Uchikoshi、K.Hirose:“金刚石热化学磨损过程的第一原理分析”Proc.1994 JSPE 春季会议。
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    362353-2008
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 1.41万
  • 项目类别:
    Postgraduate Scholarships - Doctoral
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