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第1章 概述 1

1.1 超硬材料的发展与现状 1

1.1.1 超硬材料的研究概况 1

1.1.2 超硬材料的发展前景 5

1.2 材料硬度的表征方法 6

1.2.1 矿物学上硬度的分类 6

1.2.2 常用的硬度试验法 7

1.3 超硬材料的结构特征与材料硬度的关系 13

1.3.1 元素的共价半径 14

1.3.2 价键 15

1.3.3 配位结构 17

1.3.4 晶体的原子结构 18

参考文献 20

第2章 金刚石和立方氮化硼的结构与性能 22

2.1 金刚石的结构 22

2.1.1 金刚石的原子结构 22

2.1.2 金刚石的晶体结构 26

2.1.3 金刚石的晶体形态 30

2.2 金刚石的性能 31

2.2.1 金刚石的硬度 31

2.2.2 金刚石的机械性质 32

2.2.3 金刚石的热稳定性 34

2.2.4 金刚石与金属之间的作用 36

2.3 立方氮化硼的组成、结构和性质 37

2.3.1 六方氮化硼和菱方氮化硼的结构 37

2.3.2 立方氮化硼和钎锌矿氮化硼的结构 38

2.3.3 立方氮化硼的性质 39

2.3.4 CBN和金刚石的性质比较 42

参考文献 43

第3章 静态高温高压合成金刚石 44

3.1 超高压技术与超硬材料合成 45

3.1.1 超高压技术 45

3.1.2 超高压的获得 47

3.1.3 超高压技术与超硬材料合成 48

3.1.4 金刚石合成的理论基础 51

3.1.5 石墨转变为金刚石的转化机理 53

3.2 原料要求和处理方法 58

3.2.1 传压密封材料 59

3.2.2 碳素原料 67

3.2.3 催化剂原料 72

3.3 人造金刚石的合成设备 81

3.3.1 六面顶高压设备 82

3.3.2 两面顶高压设备 85

3.4.1 优质细颗粒金刚石合成工艺 88

3.4 人造金刚石合成工艺 88

3.4.2 普通磨料级金刚石合成工艺 90

3.4.3 粉末催化剂锯片级金刚石合成工艺 92

3.4.4 宝石级大单晶金刚石生长合成工艺 94

3.5 人造金刚石的提纯和粒度分级 95

3.5.1 清除金属 96

3.5.2 清除石墨 98

3.5.3 清除叶蜡石 99

3.5.4 金刚石粒度分选和检测 100

参考文献 101

第4章 动态高压合成金刚石 102

4.1.1 冲击波 103

4.1 动态高温高压产生的原理 103

4.1.2 冲击波的基本方程 106

4.1.3 动态高压的测量 109

4.1.4 动态高压下介质温度的估算 117

4.1.5 高压下石墨的物态方程 120

4.2 动态法合成金刚石的原理 122

4.2.1 石墨的压力-温度相图 122

4.2.2 动态法合成金刚石的原理 122

4.3 动态法合成金刚石的主要装置 124

4.3.1 平面波发生器 125

4.3.2 我国用爆炸法生产人造金刚石的装置 126

4.4 爆炸法合成金刚石工艺 128

4.4.1 合成工艺 128

4.4.2 爆炸法合成金刚石的提纯工艺 131

4.5 动态法合成金刚石的组织结构 132

4.5.1 动态法合成产物的颗粒尺寸与结构特征 132

4.5.2 动态法合成产物的化学特性与相变形式 136

参考文献 138

第5章 化学气相沉积法合成金刚石膜 139

5.1 金刚石薄膜的发展概况及特性 139

5.1.1 金刚石薄膜的发展概况 139

5.1.2 金刚石薄膜的特性及应用 141

5.2 CVD金刚石生长基本原理和工艺过程 149

5.2.1 CVD金刚石生长基本原理 149

5.2.2 CVD金刚石生长工艺过程 151

5.2.3 非金刚石衬底过渡层存在的机理 153

5.3 CVD金刚石薄膜的合成方法和技术特点 156

5.3.1 热丝CVD法（HFCVD） 157

5.3.2 微波等离子体法（MPCVD） 159

5.3.3 等离子体喷射法 161

5.3.4 其他CVD方法 162

参考文献 164

第6章 静态高温高压催化剂法合成CBN 166

6.1 基本原理 167

6.1.1 六方氮化硼与立方氮化硼平衡曲线 167

6.1.2 六方氮化硼与立方氮化硼结构转变 171

6.2 原料要求和处理方法 176

6.2.1 六方氮化硼的制备 176

6.2.2 催化剂 179

6.2.3 传压密封介质 181

6.3 设备与工装 183

6.4 CBN合成工艺、提纯及检测 184

6.4.1 工艺流程 185

6.4.2 立方氮化硼的提纯 186

6.4.3 立方氮化硼的检测 188

参考文献 188

第7章 立方氮化硼薄膜性质及制备技术 190

7.1 立方氮化硼薄膜的理论研究 191

7.1.1 BN薄膜的微结构 191

7.1.2 CBN薄膜的生长模型及机理 191

7.1.3 立方氮化硼薄膜的标识方法 193

7.1.4 BN薄膜研究中存在的主要问题 195

7.2 立方氮化硼薄膜制备技术 197

7.2.1 化学气相沉积法（CVD） 198

7.2.2 物理气相沉积法（PVD） 203

参考文献 208

第8章 超硬材料工具的特点和应用 209

8.1 超硬材料工具的发展和应用 209

8.1.1 超硬材料工具的发展 209

8.1.2 超硬材料工具的应用 214

8.2 超硬材料磨具的基本特征 221

8.2.1 超硬材料磨具的组成、结构和标记方法 222

8.2.2 超硬材料磨具的主要性能特征 228

参考文献 231

9.1.1 树脂结合剂的性能要求 232

9.1 树脂结合剂 232

第9章 树脂结合剂超硬材料磨具 232

9.1.2 两种常用的树脂结合剂 236

9.2 树脂超硬磨具的制造工艺 251

9.2.1 制造工艺流程 251

9.2.2 配方设计 252

9.2.3 配混料工艺 258

9.2.4 成型工艺 261

9.2.5 固化工艺 266

9.2.6 加工、检查与废品分析 269

参考文献 272

10.1 超硬材料陶瓷磨具的特点及其发展趋势 273

第10章 陶瓷结合剂超硬材料磨具 273

10.2 超硬材料陶瓷磨具的原材料 275

10.2.1 磨料 276

10.2.2 结合剂原材料 276

10.2.3 其他原料 279

10.3 超硬材料陶瓷磨具的制造工艺 280

10.3.1 配方设计 281

10.3.2 成型料的计算 282

10.3.3 成型料的配制 282

10.3.4 成型 284

10.3.5 干燥 288

10.3.6 烧结 289

10.3.7 加工 290

10.3.8 检查 291

参考文献 292

第11章 金属结合剂超硬材料磨具 293

11.1 烧结金属结合剂超硬材料磨具 293

11.1.1 金属结合剂 294

11.1.2 烧结理论 302

11.1.3 生产工艺 304

11.2 电镀金属结合剂超硬材料磨具 330

11.2.1 超硬材料电镀制品的特性及应用 331

11.2.2 电镀工艺原理 335

11.2.3 制造工艺 341

11.3 单层高温钎焊超硬材料磨具 344

11.3.1 单层高温钎焊金刚石砂轮 346

11.3.2 单层高温钎焊CBN砂轮 347

参考文献 348

第12章 其他超硬材料工具 350

12.1 超硬材料刀具 350

12.1.1 超硬刀具材料的发展概况 350

12.1.2 金刚石刀具材料的种类、性能和特点 355

12.1.3 立方氮化硼刀具材料的种类、性能和制备 365

12.2.1 热压浸渍法制造金刚石钻头 373

12.2 超硬材料钻头 373

12.2.2 无压浸渍法制造金刚石钻头 380

12.2.3 冷压浸渍法制造金刚石钻头 382

12.2.4 电铸金刚石钻头 385

12.3 超硬材料锯切工具 387

12.3.1 金刚石锯切工具的种类 388

12.3.2 金刚石锯切工具用原材料 390

12.3.3 金刚石锯切工具的制造方法 407

12.3.4 树脂金刚石超薄切割砂轮的制备 417

参考文献 421

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