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纳米金属结合剂金刚石微粉砂轮低温制备方法研究
结题报告
批准号:
51575174
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
余剑武
依托单位:
学科分类:
E0509.加工制造
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴耀、梁亮、龙小兵、何利华、黄帅、文丞、段文、罗红、易成
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中文摘要
目前微小金刚石微粉砂轮难以满足非球面光学元件纳米级超精密磨削的要求,本项目提出一种金刚石微粉砂轮的低温制备新方法。当金属粒子的尺寸减少到纳米尺度的超细粒子时,金属纳米粒子的熔点、烧结温度均比块状金属和粗颗粒金属低很多。当使用铜或铁纳米粒子做结合剂时,利用纳米粒子的低熔点特性、比表面积大等特殊性能,使铜、铁纳米粒子在较低的温度下烧结成结合剂,使金刚石微粉砂轮的制备温度比传统的烧结温度低很多。对金刚石微粉砂轮在制备过程中的纳米金属结合剂低温熔化机理、纳米粒子/金刚石磨粒的均布分散方法、纳米粒子的低温烧结行为、砂轮低温制备工艺方法、砂轮的磨削特性进行研究,探讨其中的科学问题和关键技术,获得一种纳米金属结合剂金刚石微粉砂轮低温制备新方法。
英文摘要
Micro diamond grinding wheel is difficult to meet requirements in nano-precision grinding of aspheric optical elements at present, a new low-temperature fabrication method of ultrafine diamond grinding wheel is proposed. It is well known that the melting point and sintering temperature of metal nanoparticles is much lower than that of normal metal material. When Cu-nanoparticles of Fe-nanoparticles are used to act as metal bond, the metal bond can be sintered. Therefore, ultrafine diamond grinding wheel could be fabricated at low temperature compared with traditional fabrication of metal-bond grinding wheel. Low-temperature melting mechanism of metal nanoparticles, uniform dispersion method of nanoparticles and diamond powders, low-temperature sintering characteristics, low-temperature fabrication process of wheel and grinding characteristics of wheel should be studied in order to get a new low-temperature fabrication method of metal nanoparticles bond ultrafine diamond grinding wheel.
目前微小金刚石微粉砂轮难以满足非球面光学元件纳米级超精密磨削的要求,本项目提出一种金刚石微粉砂轮的微波加热低温制备新方法。主要开展了以下研究工作:(1)开展基于第一性原理的微纳铜基结合剂/微粉金刚石磨粒表面润湿性与配方研究,研究表明金刚石表面对铜基的润湿性具有选择性;(2)开展了微粉金属基金刚石砂轮微波烧结的电场/温度场分布仿真研究,探索纳米金属结合剂低温成型机理,结果显示微粉金刚石与微波的作用主要是通过材料的介电属性与电场来相互起作用,提高材料的介电常数虚部有助于降低烧结的温度;(3)开展微粉金属基金刚石砂轮的微波低温烧结制备工艺研究,结果表明微波加热相比传统加热能够使烧结温度降低80~100℃。检测结果表明,在810℃烧结时,金刚石磨粒完整,没有热损伤;(4)开展微波混合烧结金属基金刚石砂轮节块力学性能试验研究,分析了烧结参数、砂轮配方等对砂轮抗弯强度、杨氏模量、导热系数等力学性能的影响规律,从而获得优化的砂轮制备参;(5)开展微波烧结微粉金属基金刚石砂轮节块磨削性能试验研究,对其磨削性能进行了评估;提出一种基于残余应力和磨粒距离的近场叠加影响因子模型,对硬脆材料磨削加工形貌进行预测。(6)制备了超精密磨削用微细金刚石微粉砂轮,在超精密数控磨床上磨削J05碳化钨光学元件模具时,最佳表面粗糙度Ra为6.1nm,最佳面型精度P-V为198nm,磨削比为13,满足超精密磨削加工要求,达到项目的研究目标。.通过上述研究,探讨了微纳米金属粉末与微波场的作用机理及低温烧结行为,揭示了金属基表面与金刚石表面润湿性的作用机理,形成了一套优化金属基金刚石砂轮基体配方的方案;开发了相应的微波加热装置和金属基金刚石砂轮磨削表面质量预测技术。通过项目的实施,获得了一种微纳金属基结合剂金刚石微粉砂轮低温制备新方法,为超精密磨削加工提供新的应用。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2017
期刊:中国机械工程
影响因子:--
作者:余剑武;范光辉;雷吉平;李鑫;张亚飞
通讯作者:张亚飞
DOI:--
发表时间:2016
期刊:金刚石与磨料磨具工程
影响因子:--
作者:余剑武;文丞;黄帅;龙小兵;吴耀
通讯作者:吴耀
Effects of Cu particle size on CuSnFeNi/diamond composite processed using hybrid microwave sintering
Cu 粒径对混合微波烧结 CuSnFeNi/金刚石复合材料的影响
DOI:10.1080/00325899.2019.1602948
发表时间:2019-03
期刊:Powder Metallurgy
影响因子:1.4
作者:Jianwu Yu;Liang Huang;Hong Luo
通讯作者:Hong Luo
DOI:--
发表时间:2018
期刊:湖南大学学报(自然科学版)
影响因子:--
作者:余剑武;范光辉;罗红;李鑫;张亚飞
通讯作者:张亚飞
A comprehensive study on frictional dependence and predictive accuracy of viscoelastic model for optical glass using compression creep test
利用压缩蠕变试验对光学玻璃粘弹性模型的摩擦依赖性和预测精度进行综合研究
DOI:10.1111/jace.16531
发表时间:2019-11-01
期刊:JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY
影响因子:3.9
作者:Yu, Jianwu;Luo, Hong;Hu, Junzhi
通讯作者:Hu, Junzhi
高温材料机械力学性能非接触式测量方法与关键技术研究
  • 批准号:
    2020JJ4205
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    余剑武
  • 依托单位:
微光学玻璃元件超声振动辅助超精密热压成型基础研究
  • 批准号:
    51275165
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    余剑武
  • 依托单位:
国内基金
海外基金