《超硬材料制造》课程设计
超硬材料工程
超硬材料工程超硬材料是一种具有极高硬度和耐磨性的新型材料，广泛应用于工业生产和科学研究领域。
超硬材料的工程应用涉及到材料的制备、加工和应用等多个方面，对于提高材料的性能和应用效果具有重要意义。
本文将就超硬材料工程的相关内容进行介绍和分析。
首先，超硬材料的制备是超硬材料工程的重要环节。
目前，超硬材料的制备方法主要包括高温高压合成法、化学气相沉积法和金属基粉末冶金法等。
高温高压合成法是一种常用的制备方法，通过在高温高压条件下将碳源和金属催化剂进行反应制备出超硬材料。
化学气相沉积法则是利用气相反应在基体表面沉积出超硬材料。
金属基粉末冶金法则是将金属粉末与碳源进行混合后，在高温条件下进行反应制备超硬材料。
这些制备方法各有特点，可以根据具体需求选择合适的方法。
其次，超硬材料的加工是超硬材料工程的关键环节。
由于超硬材料具有极高的硬度和耐磨性，因此在加工过程中会面临一定的挑战。
目前，常用的超硬材料加工方法包括磨削、电火花加工和激光加工等。
磨削是一种常用的加工方法，通过磨削工具对超硬材料进行加工，可以获得高精度的加工表面。
电火花加工则是利用电火花放电的原理对超硬材料进行加工，适用于复杂形状的加工。
激光加工是利用激光对超硬材料进行加工，具有非接触加工、高精度和高效率的特点。
这些加工方法可以根据具体需求选择合适的方法。
最后，超硬材料的应用是超硬材料工程的重要方面。
超硬材料广泛应用于切削加工、磨削加工、钻孔加工、矿山工具、石油钻采和粉末冶金等领域。
在切削加工领域，超硬刀具具有高速切削、高效加工和长寿命的特点，可以大大提高加工效率和降低加工成本。
在磨削加工领域，超硬磨具具有高精度、高效率和长寿命的特点，可以获得高质量的加工表面。
在钻孔加工领域，超硬钻头具有高速钻削、高效率和长寿命的特点，可以满足复杂工件的加工需求。
在矿山工具、石油钻采和粉末冶金等领域，超硬材料也发挥着重要作用。
综上所述，超硬材料工程涉及到超硬材料的制备、加工和应用等多个方面，对于提高材料的性能和应用效果具有重要意义。
材料制备技术课程设计
材料制备技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解材料制备技术的基本概念，掌握不同材料的制备方法及特点。
2. 学生能够描述常见材料的组成、结构与性能之间的关系，并了解其在实际应用中的重要性。
3. 学生能够掌握材料制备过程中的关键参数，了解其对材料性能的影响。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的材料制备实验方案，并进行实验操作。
2. 学生能够运用数据分析方法，对实验结果进行评价和优化。
3. 学生能够运用团队合作的方式，共同探讨材料制备过程中出现的问题，并提出合理的解决方案。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对材料科学的兴趣，激发探索未知、勇于创新的科学精神。
2. 学生能够认识到材料制备技术在日常生活和国家发展中的重要性，增强社会责任感和使命感。
3. 学生能够在学习过程中，养成严谨、勤奋、合作的良好品质，提高自主学习能力和综合素质。
课程性质分析：本课程为高中阶段材料科学课程，旨在让学生了解材料制备技术的基本原理和方法，培养他们的实验操作能力和科学思维能力。
学生特点分析：高中学生具有一定的物理、化学知识基础，思维活跃，好奇心强，具备一定的实验操作能力。
但部分学生对材料科学了解较少，需要加强引导和激发兴趣。
教学要求：1. 结合教材内容，注重理论与实践相结合，提高学生的知识应用能力。
2. 创设实验情境，引导学生主动探究，培养他们的实验操作技能和数据分析能力。
3. 强化团队合作，培养学生良好的沟通能力和协作精神。
4. 注重情感态度价值观的培养，激发学生的学习兴趣和社会责任感。
二、教学内容1. 基本概念：材料制备技术的基本原理、常见材料分类及制备方法。
- 教材章节：第一章 材料科学与工程概述，第三节 材料制备技术简介2. 材料制备方法：热制备、化学制备、物理制备、生物制备等。
- 教材章节：第二章 材料制备方法，第一至第四节3. 材料结构与性能：材料微观结构与宏观性能之间的关系，典型材料的性能特点。
超硬材料行业操作规程
超硬材料行业操作规程一、引言超硬材料是指硬度在12000N/mm²以上的材料，主要包括金刚石和立方氮化硼。
由于其极高的硬度和优异的耐磨性，超硬材料在各个领域得到广泛应用，如机械加工、矿山工具、电子器件等。
为了确保超硬材料的质量和使用效果，制定一套科学的操作规程是非常重要的。
二、材料选用在超硬材料行业中，材料的选用直接关系到产品的质量和性能。
在选用金刚石和立方氮化硼时，应根据具体的使用环境和要求，选择合适的材料。
例如，金刚石具有较高的硬度和耐磨性，适用于高速切削和磨削工具；而立方氮化硼则具有较高的热稳定性和化学稳定性，适用于高温和腐蚀性环境。
三、加工工艺超硬材料的加工工艺对产品的质量和性能有着重要影响。
在加工过程中，应注意以下几点：1. 切削参数的选择：包括切削速度、进给速度和切削深度等。
应根据材料的硬度、工件的形状和加工要求，合理选择切削参数，以保证加工质量和提高效率。
2. 切削液的选择：切削液的选用对于超硬材料的加工至关重要。
切削液应具有良好的散热性和润滑性，以减少加工时产生的热量和摩擦，防止超硬材料的破损和表面质量的下降。
3. 加工设备的维护：加工设备的维护对于超硬材料的加工质量和设备寿命至关重要。
定期清洁和润滑设备，及时更换磨损的刀具和零件，保证设备的正常运行。
四、质量检验质量检验是确保超硬材料产品质量的重要环节。
在质量检验过程中，应注意以下几点：1. 外观检查：通过目视检查超硬材料产品的外观，检查是否存在裂纹、破损、变形等缺陷。
2. 硬度测试：使用硬度计对超硬材料产品进行硬度测试，确保其硬度符合标准要求。
3. 密度测试：使用密度计对超硬材料产品进行密度测试，确保其密度符合标准要求。
4. 性能测试：通过实验室测试，检测超硬材料产品的耐磨性、耐腐蚀性等性能指标，确保其满足使用要求。
五、储存与运输超硬材料的储存与运输也是关键环节，直接关系到产品的质量和性能。
在储存与运输过程中，应注意以下几点：1. 包装：超硬材料产品应采用专用包装盒进行包装，以防止产品的破损和污染。
《超硬材料与硬质合金》课程教学大纲
《超硬材料与硬质合金》课程教学大纲课程代码：050542017课程英文名称：Superhard Materials and Cemented Carbide课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0适用专业：粉体材料科学与工程大纲编写（修订）时间：2017. 3一、大纲使用说明:（一）课程地位及教学目标（1）课程的地位本课程是粉体材料工程专业的专业方向课，选修课。
（2）教学目标使学生学习和掌握包括硬质材料与硬质合金材料基础知识、材料制备基础知识以及材料应用基础知识等系统的、深入的专业知识。
通过学习搭建粉体材料科学与工程专业基础知识与本课程知识之间以及本课程知识与粉末冶金原理知识之间的桥梁与有机联系，拓展与夯实学生的专业知识。
（二）知识、能力、技能方面的基本要求（1）知识方面的基本要求掌握超硬刀具材料与制备以及超硬涂层及其制备与应用、硬质合金部分包括硬质合金关键原材料制备、硬质合金混合料制备、硬质合金的成形技术与烧结技术、硬质合金材料制备基础理论、硬质合金材料体系及其材料与制备技术的现状与未来发展趋势等。
（2）能力方面的基本要求要求学生掌握硬质合金的基本知识，了解硬质合金材料的生产工艺、制备技术及行业发展趋势。
（3）技能方面的基本要求具备制备、加工硬质合金材料的必要的基础知识和基本技能。
（三）实施说明1.教学以课堂讲授为主。
大纲实施中要注意教授学生学会分析、解决问题的方法，处理好重点与难点，将各种理论、分析方法的实际应用纳入教学过程，使学生能够利用所学知识解决实际问题。
在教学方法上，要注意现代教学手段与理念的应用，做到讲授与实际有机结合。
着重介绍基本概念、基本理论、基本技能，重点强化学生运用知识的能力。
2.采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；通过作业调动学生学习的主观能动性，培养学生的自学能力。
（四）对先修课的要求在讲授本课前，学生应修无机材料科学基础、粉末冶金原理等专业课程。
金刚石聚晶课程设计
金刚石聚晶课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够掌握金刚石聚晶的基本概念，了解其在工业中的应用和重要性。
2. 学生能够描述金刚石聚晶的微观结构和宏观特性，理解其与其他超硬材料的区别。
3. 学生能够阐述金刚石聚晶的合成方法和相关工艺流程。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析金刚石聚晶的特性和应用领域，提出合理的研究方向。
2. 学生通过实验操作，掌握金刚石聚晶的制备技巧，提高动手实践能力。
3. 学生能够运用科学方法，对金刚石聚晶的性能进行测试与评估，培养解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对金刚石聚晶及相关材料科学的兴趣，激发探索精神和创新意识。
2. 增强学生的团队合作意识，培养在实验和研究中尊重事实、严谨求实的科学态度。
3. 提高学生对我国在超硬材料领域取得的成果的自豪感，培养学生的家国情怀。
本课程针对高中年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
旨在帮助学生系统掌握金刚石聚晶的相关知识，提高实践操作能力，培养科学素养和创新能力。
同时，注重培养学生的情感态度和价值观，使他们在学习过程中形成积极向上的人生态度。
二、教学内容1. 金刚石聚晶基本概念：讲解金刚石聚晶的定义、结构特点，比较金刚石聚晶与单晶金刚石、立方氮化硼等超硬材料的差异。
教材章节：第二章 超硬材料概述2. 金刚石聚晶的合成方法：介绍高温高压法、化学气相沉积法等金刚石聚晶合成技术，分析各种方法的优缺点。
教材章节：第三章 金刚石聚晶的合成与制备3. 金刚石聚晶的性能与应用：阐述金刚石聚晶的物理、化学性能，以及在石油勘探、机械加工等领域的应用。
教材章节：第四章 金刚石聚晶的性能与应用4. 实验操作：组织学生进行金刚石聚晶制备实验，学习实验操作技巧，观察聚晶生长过程，分析影响聚晶质量的因素。
教材章节：第五章 实验操作与技术5. 性能测试与评估：教授学生如何对金刚石聚晶进行性能测试，如硬度、耐磨性等，并分析测试结果。
《超硬材料烧结制品》课程设计指导书本
《超硬材料烧结制品》课程设计指导书左宏森适用专业：材料科学与工程学制:四年一．课程设计题目1．超硬材料砂轮制造工艺设计2．烧结金属结合剂金刚石工具制造工艺设计二．设计要求按照具体设计产品的要求，在满足产品加工的情况下，设计出工艺合理、生产程序完整、图表正确、相关计算正确的设计报告。
本指导书以磨具为例，对于金刚石工具的设计参考磨具设计要求即可。
具体要求：1．产品原材料选择合理，符合现阶段市场条件；2．模具结构与尺寸设计合理，制图正确；3．产品配方符合加工材料的要求，计算正确；4．图表规范，符合标准；5. 设计报告完整，整体系统性好并有必要的参考文献三.设计程序与主要内容（以磨具制造为例）1．磨具的特征与标志首先根据所设计的内容分析磨具的特征中的几个项目，只有确定了这几个内容后才可以做以后的相关分析和计算。
金刚石磨具的特征标志主要包括如下几项：形状、尺寸、金刚石品级、金刚石粒度、结合剂种类和金刚石浓度。
磨具的形状选择是依加工方式为依据．对于本设计的平面磨削可以选取简单的平行砂轮，当然也可选其他形状磨具。
磨具尺寸确定应以加工材质和工件的尺寸而定，在本课程设计中对具体准确尺寸工作要求，可适当选取尺寸即可。
金刚石品级的确定，根据不同种类的结合剂金刚石品级也不同，本设计为粗磨到半精磨，个别题目可能是精细和抛光，这时需要采用微粉。
但结合剂都应该选择金属烧结类结合剂，磨具类以青铜结合剂为主,金刚石品级应选取MBD系列金刚石．可以具体体选取MBD2,MBD4.金刚石粒度的粗细与加工光洁度、精度、加工效率均有关系。
在能保证加工光洁度和加工精度的情况下尽量选择粒度较粗的金刚石来提高工作效率。
金刚石浓度的确定主要考虑三个方面：其一是结合剂对金刚石有较高的把持力：其二是不增加金刚石磨具的成本。
一般常用浓度在75％一125％之间。
2．模具结构、尺寸和技术要求模具的设计部分包括模具的结构设计和尺寸设计（计算）。
模具结构设计与产品生产时特别是成型时的成型方式有直接关系，比如单向成型、双向成型等，在结构设计中还要考虑成型后的卸模方式。
超硬材料烧结制品课程设计烧结金刚石串珠绳的制作大学论文
河南工业大学课程设计课程设计名称：超硬材料烧结制品专业班级：学生姓名：学号：指导老师：何方课程设计时间：《超硬材料烧结制品》课程设计任务书目录第一章设计目的及产品说明…………………第二章设计产品的尺寸与形状………………第三章配方设计……………………………§3.1 结合剂的选择…………………………§3.2 结合剂中各成分的选择………………§3.3 结合剂中各成分的用量计算…………第四章工艺流程………………………………§4.1 工艺流程图的绘制……………………§4.2 烧结工艺………………………………第五章原材料的确定…………………………§5.1 基体……………………………………§5.2 金刚石…………………………………§5.3 金属粉末………………………………§5.4 润湿剂和临时粘结剂…………………第六章压制成型模具的设计…………………§6.1 模具结构………………………………§6.2 模具各部分尺寸的设计………………第七章设备的选择……………………………§7.1混料设备选择§7.2压机的选择………………………………§7.3烧结设备选择§7.4其它设备选择……………………………第八章操作流程………………………………§8.1 压制成型操作…………………………§8.2 热压成型操作…………………………§8.3 装炉与冷却出炉………………………第九章产品的后加工……………………第十章质量检测………………………………参考文献作为一种常用的现代工程结构建材料，混凝土在房屋.桥梁、隧道。
机场矿井等方面应用极其广泛。
随着混凝土的广泛应用，混凝土的切割也成为一个庞大的产业，特别是二战以后界各国经济快速发展，在房屋建筑道路桥梁等行业投入巨资建设，混凝土的切割技术也随之快速发展并逐渐成熟起来。
材料制备技术课程设计
材料制备技术课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握材料制备技术的基本原理和方法，培养学生对材料的性能和应用有一定的了解。
具体分为以下三个部分：1.知识目标：学生需要掌握材料制备的基本原理，了解不同材料的制备方法和过程，以及材料的性能和应用。
2.技能目标：学生需要能够运用所学知识分析和解决材料制备过程中遇到的问题，具备一定的实验操作能力和实验数据分析能力。
3.情感态度价值观目标：学生应该培养对材料科学的兴趣和热情，认识到材料科学在现代社会中的重要性，树立正确的科学态度和价值观。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括材料制备的基本原理、制备方法、材料的性能和应用等方面。
具体安排如下：1.第一章：材料制备的基本原理，包括材料的定义、分类和制备方法。
2.第二章：材料的制备方法，包括固体ification、融化olidification、气化olidification等方法。
3.第三章：材料的性能，包括机械性能、热性能、电性能等。
4.第四章：材料的应用，包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
具体安排如下：1.讲授法：用于讲解基本原理和方法，使学生掌握基本概念和理论知识。
2.讨论法：用于引导学生思考和分析问题，培养学生的创新思维和解决问题的能力。
3.案例分析法：用于分析实际案例，使学生了解材料制备在实际应用中的原理和效果。
4.实验法：用于锻炼学生的实验操作能力和实验数据分析能力，加深学生对理论知识的理解。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：《材料制备技术》，用于学生学习和复习理论知识。
2.参考书：提供一些相关的参考书籍，供学生深入学习和了解材料制备的更多内容。
3.多媒体资料：制作一些教学PPT和视频，用于辅助讲解和展示实验过程。
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高温高压设备的选择
六面顶压机吨位与合成棒直径参照表 压机额定吨位MN
Phase 1
压缸直径mm
Phase 2
Phase 3
合成棒直径mm
5
PDC合成理论基础
PDC的烧结属于HTHP烧结,烧结设备通常 采用两面顶或六面顶型超高压液压机。 由于PDC的烧结又属液相烧结,因此它的烧 结温度与烧结压力必须使金刚石处于热力学稳 定区,合成压力的最低值应高于合成温度相对应 的平衡压力,以防止金刚石的石墨化。
PDC合成理论基础
一般认为,合成压力越高,越有利于提高产品 的致密度及耐磨性,但过高的压力将使硬质合金 顶锤的使用寿命降低,从而增加生产成本。
高压腔与合成块边长确定
α= 41.50 设计压力： 800t a=27.5mm b=11mm
c=49.3mm Text Ec=29.4mm
一
二
三
高压腔与合成块边长确定
综上：由a=27.5可得 l0 37mm。 3 合成块的体积为 V0 l0 50.65cm3
产品的制备——PDC制造工艺简介
2 b.尺寸大型化
上世纪 70 年代 PDC的最大直径为十几 毫米, 80年代以来 , 为 满足大型加工工具和石 油钻头的需要, 国外非 常重视大块PDC材料的 生产。
3
c.形状结构多样化
过去的 PDC产品只 限于片状和圆柱状 , 由 于尺寸大型化和加工技 术如电火花 、激光切割 加工技术提高 ,三角形、 人字形、山墙形以及其 它各种坯料增多 。形状 结构多样化渐成趋势。
LOG 业 大 学
题目：ɸ19.05×8.00×2.00石油钻 头用复合片设计
课程设计名称：《超硬材料制造》 专业班级：材料1302班 姓名：付朝拓 学号：201326010224 指导老师：王海阔 课程设计时间：3/14~3/20
Contents
摘要及引言
金刚石复合片规格及标记的确定
界面结合处的超声波检测
LOGO
超硬材料制造
河 南 工 业 大 学
还有PDC中金刚石层与硬质合金衬底界面的结合好坏，直接 影响到PDC的使用性能，所以也需要进行PDC界面结合整体性的 超声波检测。
测试样品的准备
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相对耐磨性性能测试
抗冲击性性能测试
耐热性性能测试
金刚石复合片规格及标记的确定
产品用途：石油钻头
产品尺寸：D=19.05,H=8.00,t=2.00 产品形状：圆形
产品标记：PDC-D R 19.05×8.00×2.00
产品规格：1908
行业标准：JBT 10041-2008
金刚石复合片合成机理与制备过程
1 2 3 4
PDC合成理论基础 高温高压设备的选择 温度和压力的标定 高压腔与合成块边长确定 产品的制备
金刚石复合片合成机理与制备过程
金刚石复合片性能检测与分析
过程及收获总结
摘要
本课程设计根据课程设计任务书的要求，通过 阅读相关文献，确定了产品的形状代号、规格 尺寸，并介绍了产品的生产设备，生产工艺， 质量检测等。
形状代号：R（圆形）； 规格尺寸：1908（D=19.05，H=8.00，t=2.00）； 生产设备：6×8MN铰链式六面顶压机； 生产工艺：高温高压合成； 质量检测：耐磨性，热稳定性，抗冲击性，超声波 检测。
温度和压力的标定
温度和压 力的标定
温度标定：
压力的标定是找到电 路控制系统中的液压机提 供的压力和顶锤施加于样 品腔体的压力互相发生的 联系。压力的标定方法很 多，例如：红宝石压力标 定、石英压力标定，采用 金属或者矿物状态方程进 行压力标定等。
压力标定
温度的校定和压力的校定有类 似的地方，都是寻找两种参数 之间的一种关系，达到控制腔 体内温度的目的。在这里实验 用的加热工具是石炉，外部控 制温度的参数是功率，因此温 度的校定首先是寻找腔体内部 样品受到的温度和加热功率之 间的关系。
引言
PDC的 研究现状
国内
六十年代，中国科学院 物理研究所研制成功 TiSi-B 系烧结PCD 后来第六砂轮厂、石油 大学、郑州三磨所等对 传统的 PDC 所产生的 问题进行了改进和研究 ，提高了钻头的使用寿 命。
国外
七十年代初期，美国 GE公司首次实现了 PDC的商品化生产 。 八十年代后，元素六公 司也推出了PDC 产品— —Syndrill，同时日本住 友公司、前苏联、瑞典 也相继推出了类似的产 品。
6×6 产品标记
：PDC-D R 19.05×8.0 6×8 0×2.00 金刚石微 6×10 粉层合成过 程中线收缩 6×12 率为5%， 体收缩率为 15%。
6×16
ɸ270~290 合成后的 金刚石复 ɸ300~320 合片形状 不规则， ɸ360 需要精加 工使其符 ɸ400~420 合尺寸要 求。 ɸ450~460 ɸ500~510
ɸ550~560
ɸ16~18 金刚石复合 片的合成与 金刚石微粉 ɸ20~23 的合成有一 定的相似， ɸ25~28 故可参考六 面顶压机吨 位与合成棒 ɸ30~35 直径参照表 。 ɸ35~40 ɸ40~45
ɸ45~50
高温高压设 备:6×8MN 铰链式六面 顶压机； 缸径： 320mm
6×20
6×24
产品的制备——实验原料及前期处理
产品的制备——合成块的组装
产品的制备——合成工艺和样品后处理
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金刚石复合片性能检测与分析
1 2 3
测试样品的准备 相对耐磨性性能测试 抗冲击性性能测试
4
5
耐热性性能测试
界面结合处的超声波检测
金刚石复合片性能检测与分析
由于PDC在实际使用过程中主要是以耐磨性、耐 热性与抗冲击性作为衡量其质量好坏的主要指标，所 以大量科研机构及相关公司主要是从这三个方面入手, 寻求更好和更精确的检测方法。但由于这个产业自身 的特点及国内外大公司的技术保密,到目前为止,还没有 一个统一的标准及规定。
引言
PDC 的 应 用
PDC
PDC
汽车制造
木工刀具 航空航天
地质勘探
石油、天然气 建材加工
刀 具
钻 头
引言
PDC 的 发 展 趋 势
1 a.产品系列化
目前 PDC产品已经 定型,国内外众多厂家都 有自己的系列产品 ,而 且产品的规格和品种进 一步完善 ,性能进一步 提高,价格进一步降低 , 应用场合越来越广泛。