外文推荐 | 使用化学刻蚀剂和金刚石-石墨烯基磁性磨料提高磁流变抛光的能力

集锦

在磁流变抛光WC-Co硬质涂层时，使用松散磨料会导致抛光结果不规则，但使用合适的化学刻蚀剂可以实现均匀抛光。

使用石墨烯强化磁性磨料在表面抛光过程中的作用。

复合磨料（羰基铁颗粒-金刚石-石墨烯纳米片）可以提高磁流变抛光的效率。

实现了低至55 nm的表面粗糙度。

精密铣削加工中振动与动态力的交互作用

2022年1月28日 Precision Engineering

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热喷涂碳化钨涂层具有良好的摩擦性能，因而被广泛用作表面改性，起到抗磨抗腐蚀的作用。在航空航天，汽车传动，打印成型等领域，被涂附零件要求纳米级抛光表面。传统的磨削加工不能满足这一要求，需要能够实现WC涂层精密加工的先进抛光技术，以推动其实际应用。

磁流变抛光技术常用于各类材料的超精密抛光中，能够满足特定应用所需的精度。磁流变液对抛光效率起到至关重要的作用。磁流变液包括纯铁粉，磨料，基液和稳定剂。在磁场作用下，羰基铁颗粒被磁化并沿磁场线分布，从而强化磁流变液，形成柔性抛光带。在抛光过程中，柔性抛光带和工件之间发生作用，以微切屑的形式移除工件表面材料，实现精密抛光过程。然而，在传统磁流变液中，羰基铁粉和金刚石磨料之间的结合强度较低，剪切力传导不畅，很难实现硬质材料的高效抛光。

针对WC基涂层的抛光，印度理工学院探索了提高磁流变抛光工艺的另一种可能性。研究人员首先使用游离金刚石磨料对磨削后的WC基涂层进行磁流变抛光，然后又在磁流变抛光工艺中引入合适的化学刻蚀剂并进行表征，最后使用羰基铁粉-金刚石复合磨料和羰基铁粉-金刚石-石墨烯复合磨料以提高磁流变抛光的效率。石墨烯是首次在抛光领域中用于强化磁性磨料。文章还研究了复合磨料的物相，形貌，元素，纳米硬度和磁流变性能。研究发现：

使用化学刻蚀剂后，在WC表面形成氧化层。氧化层更易于被强化过的磁流变抛光带去除，从而实现比传统磁流变抛光更高的抛光效率。

羰基铁粉-金刚石和羰基铁粉-金刚石-石墨这两种复合磨料的纳米硬度比羰基铁粉的纳米硬度分别高出了1.9倍和2.2倍，这是由于铁磁基体材料中添加了较硬颗粒的增强作用。同时，复合磨料中添加的石墨烯纳米片提高了磨料松装密度，从而提高了磨粒的纳米硬度。得益于可磁化磨料之间较高的相互作用带来的更大的剪切应力传递，以复合磨料进行磁流变加工的材料去除率同样分别提高了1.7倍和1.85倍。

使用羰基铁粉-金刚石-石墨烯复合磨料进行磁流变抛光，可以获得粗糙度低至55 nm的表面。

主要图片

图1 磁流变抛光设备

图2 磁力磨料制备流程示意

图3 沉积涂层（a1 & a2）和抛光涂层（b1 & b2）的3D形貌和SEM图像

图5 传统磁流变抛光后的涂层的3D形貌（a）和SEM图像（b）

图10 化学磁流变抛光后的涂层的3D形貌（a）和SEM图像（b）

图11 羰基铁粉（a）金刚石磨料（b）和石墨烯纳米片（c）的SEM图像

图12 羰基铁粉-金刚石复合磨料

图13 羰基铁粉-金刚石-石墨烯复合磨料1 磁流变抛光设备

图17 不同磁流变抛光的材料去除机理

(a) 传统磁流变抛光

(b) 磁性磨料磁流变抛光

图20 磁流变抛光后的3D形貌

(a) 羰基铁粉

(b) 羰基铁粉-金刚石

(c) 羰基铁粉-金刚石-石墨烯

图21 化学磁流变抛光后的涂层的3D形貌和SEM图像

(a) 羰基铁粉-金刚石

(b) 羰基铁粉-金刚石-石墨烯

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《金刚石与磨料磨具工程》主要报道金刚石合成与应用，磨料及磨粒加工，精密/超精密加工等领域的先进成果。目前期刊已经被北京大学《中文核心期刊要目总览》和爱思唯尔Scopus数据库收录，被中国机械工程学会、中国金属学会和中国有色金属学会认定为国内外重要、为学术界所认可的期刊。

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