莒南縣磨料磨具產(chǎn)業(yè)整治結(jié)新果
近日，莒南縣磨料磨具產(chǎn)業(yè)在發(fā)展成該縣支柱產(chǎn)業(yè)后，由于工藝落后，質(zhì)量難以，并且耗能高、污染高，且受國家產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整等原因，多數(shù)企業(yè)難以獲得工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證，發(fā)展陷入困境。在縣委、縣大力支持下，市、縣質(zhì)監(jiān)部門多次深入企業(yè)開展調(diào)研，向縣委、縣遞交了詳盡的調(diào)研報告，指出了產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問題和整改建議。 　　縣委、縣作出了科學(xué)決策，明確要求：1、淘汰工藝落后、高耗能、高污染的倒焰窯，全面推廣小型隧道窯，所有倒焰窯從2007年10月1日起20天內(nèi)全部予以拆除；2、全面推廣清潔生產(chǎn)工藝，用氣（液化氣、天然氣）、電等清潔燃料代替高耗能、高污染的燃煤；3、砂輪生產(chǎn)企業(yè)建設(shè)70米以上的大型隧道窯；油石的煤燒明焰隧道窯達到35米以上，并于2007年11月1日前完成改造；樹脂磨具的隧道窯達到25米以上；4、清理整頓無證生產(chǎn)行為，關(guān)停所有無證小企業(yè)。嚴(yán)厲打擊摻雜使假、以假充真、以次充好等違法行為，建立良好的市場經(jīng)營秩序。　　10月1日起，隨著332座倒焰窯的全部拆除，莒南磨料磨具產(chǎn)業(yè)進入了全新的發(fā)展時期：重新整合成立的30多家砂輪生產(chǎn)企業(yè)已申請建設(shè)大型燃?xì)夤?jié)能環(huán)保隧道窯，其中20家已開工建設(shè)，有7家已建設(shè)完工并相繼投入生產(chǎn)。據(jù)已投產(chǎn)的企業(yè)初步統(tǒng)計，采用隧道窯新工藝后，由于利用逆流原理工作，熱能利用率高，熱量的保持和余熱的利用良好，較倒焰窯能耗降低了30-40%。因為受熱均勻，產(chǎn)品質(zhì)量合格率由倒焰窯的60%提升到98%以上。同時，產(chǎn)品燒成時間減短，從倒焰窯由裝窯到出空需要10多天，變成24小時流水作業(yè)不間斷地出產(chǎn)成品，使產(chǎn)量大幅上升。能源的有效利用和產(chǎn)品質(zhì)量的大幅度提升，的提高了勞動生產(chǎn)率。雖然生產(chǎn)企業(yè)由276家降低到40家，但產(chǎn)量卻能增加2.5到3倍，達到45萬噸。由于新建的隧道窯全部采用氣、電等清潔燃料，也有效削減了大氣污染物的排放量。　　莒南縣磨料磨具產(chǎn)業(yè)的成功整治，標(biāo)志著臨沂市質(zhì)監(jiān)部門開展的區(qū)域性產(chǎn)品質(zhì)量整治工作取得了又一個豐碩的成果，是全市區(qū)域整治取得的又一令人振奮的成績。石材石材

聚晶金剛石研磨工藝及機理研究
聚晶金剛石(PCD)具有接近天然金剛石的硬度、耐磨性以及與硬質(zhì)合金相當(dāng)?shù)目箾_擊性，是一種被廣泛應(yīng)用于有色金屬和非金屬材料精密加工的新型刀具材料。為充分發(fā)揮PCD刀具的優(yōu)良性能，提高加工零件的表面質(zhì)量，刀具前刀面(PCD表面)需加工成鏡面。目前，PCD鏡面通常采用樹脂基金剛石砂輪進行研磨加工，但由于PCD與所用的金剛石磨料硬度、性質(zhì)相近，因而與傳統(tǒng)的研磨加工有著很大的不同，其研磨機理、研磨工藝具有自身的變化規(guī)律。本文對PcD研磨工藝進行了較系統(tǒng)的研究，并對其研磨機理進行了較深入的分析。 　　1試驗條件　　試驗在BDJP-902聚晶金剛石研磨機上進行；金剛石砂輪的類型、規(guī)格、尺寸為6A2250×36×50×5120B100，砂輪速度為18.3m/s、；試件為美國GE公司生產(chǎn)的三角形1600PCD90T5/1.6標(biāo)準(zhǔn)刀坯。為提高試驗精度，減小試驗誤差，在一個夾頭上同時研磨3個尺寸相同的PCD刀坯，用光較儀測量每片刀坯的去除厚度，取其平均值作為去除量。用干涉儀觀察、測量PCD研磨表面形態(tài)及粗糙度Rz值，采用JSM-5600LV掃描儀觀察PCD研磨表面微觀形貌?！　?試驗結(jié)果　　1)冷卻液對去除率及表面粗糙度的影響　　PCD干研磨(研磨前砂輪修整10秒鐘，冷卻液未加在研磨區(qū))和濕研磨(研磨前砂輪修整10秒鐘，冷卻液加在研磨區(qū))兩種條件下材料去除量隨研磨時間的變化情況。試驗時作用在試件夾頭上的法向載荷為20N。　　PCD材料去除量與研磨時間的關(guān)系　　干研磨材料去除率Q干與濕研磨材料去除率Q濕的關(guān)系為：研磨初期Q干=2.54Q濕；中期Q干=1.6Q濕；穩(wěn)態(tài)期Q干=1.68µm/min，Q濕≈O。用干涉儀觀察、測量PCD表面形態(tài)及粗糙度：濕研磨時PCD表面上存在許多深凹坑，研磨130分鐘后其表面干涉條紋仍呈斷續(xù)狀態(tài)，即Rz>0.3µm，達不到鏡面要求；干研磨時表面粗糙度Rz隨研磨時間的延長而降低，其關(guān)系曲線如圖2所示。由圖2可知，研磨20分鐘時，PCD表面達鏡面(Rz≯0.05µm),且再延長研磨時間表面粗糙度基本無變化，但根據(jù)表面形態(tài)觀察結(jié)果可知，其平面度有所提高。因此，PCD鏡面加工應(yīng)采用干研磨工藝，在試驗條件下，研磨20～30分鐘其表面可達鏡面；若對研磨表面的平面度要求較高，可適當(dāng)延長研磨時間?！　?)法向載荷對去除率的影響　　PCD干研磨時作用在試件夾頭上的法向載荷F與材料去除率Q的關(guān)系。由圖3可知，材料去除率Q隨著法向載荷F的增大而增加，且存在一個折點A(F=15N)，當(dāng)≤15N時，其去除率Q以較小的幅度隨著F的增大而增加，當(dāng)F>15N時，其去除率O隨著F的增大而大幅度增加?！　?結(jié)果分析及機理探討　　為了弄清產(chǎn)生上述試驗結(jié)果的原因，需對PCD材料去除機理進行探討?！　?)濕研磨去除機理　　濕研磨表面雖也凹凸不平，但與未研磨表面凹凸?fàn)顟B(tài)完全不同，明顯存在大量的剝落坑。這種現(xiàn)象說明PCD表面發(fā)生了脆性去除。筆者認(rèn)為其脆性去除方式是動載脆性去除(即疲勞脆性去除)而不是靜載脆性去除。這是因為研磨狀態(tài)下法向載荷F較小(20N)，作用在PDD表面上的應(yīng)力大大低于靜載荷下產(chǎn)生裂紋的極限應(yīng)力值，因此基本不會發(fā)生靜載脆性去除。但英國學(xué)者coopr曾通過試驗指出：金剛石在沖擊載荷的循環(huán)作用下，產(chǎn)生裂紋的應(yīng)力值大大低于所需的靜應(yīng)力。而研磨過程中PCD片承受的是交變沖擊載荷，因此將會產(chǎn)生疲勞脆性去除。濕研磨時PCD材料的脆性去除方式正是這種疲勞脆性去除。在圖5中同時還可觀察到局部平滑區(qū)，這是PCD局部發(fā)生熱化學(xué)去除的結(jié)果。因濕研磨時雖然冷卻液加在研磨區(qū)內(nèi)，PCD表面與砂輪間產(chǎn)生的摩擦熱大部分被冷卻液帶走，研磨區(qū)平均溫度較低，但仍會產(chǎn)生局部高溫接觸點，使此處PCD材料產(chǎn)生氧化、石墨化的熱化學(xué)去除。由此可見，PCD材料濕研磨時，其去除機理以疲勞脆性去除為主，同時存在局部的熱化學(xué)去除。　　2)干研磨去除機理　　其表面呈平滑形貌，基本無剝落坑，說明干研磨時PCD材料基本不發(fā)生疲勞脆性去除。干研磨時PCD材料去除機理應(yīng)以熱化學(xué)去除為主。這是因為干研磨時冷卻液未加在研磨區(qū)，PCD材料表面與砂輪中金剛石磨粒間產(chǎn)生的摩擦熱只能通過PCD片和砂輪擴散出去，所以研磨區(qū)平均溫度較高。另外，在高溫非高壓條件下，石墨或無定形碳是熱力學(xué)上碳的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，金剛石的硬度隨著溫度的升高(T>350℃)而降低，且研磨是在空氣氛圍下進行，PCD材料表面將會發(fā)生氧化、石墨化，同時表面還會產(chǎn)生一定的硬度軟化層。同時砂輪中金剛石磨粒也將發(fā)生氧化、石墨化，產(chǎn)生硬度軟化層，但程度較輕，且磨粒硬度PCD軟化層硬度。因為干研磨時冷卻液加在砂輪非工作層的基體上，砂輪中金剛石磨粒初始溫度較低，因此磨粒工作溫度比PCD片低；另外，磨粒瞬時通過研磨區(qū)，其保溫時間比PCD片短，有研究表明：溫度不變，金剛石燒失率隨著保溫時間呈線性增加；而且PCD材料中殘存觸媒鉆等，在高溫非高壓條件下又進一步促使其產(chǎn)生氧化、石墨化和硬度軟化。所以，干研磨時PCD材料的熱化學(xué)去除包括PCD表面氧化、石墨化去除以及因磨粒硬度PCD軟化層硬度而產(chǎn)生一定的機械去除，由于產(chǎn)生機械去除的原因是熱作用的結(jié)果，所以在此稱為機械熱去除。　　綜上所述，由于干、濕研磨時PCD材料去除機理不同，從而導(dǎo)致干、濕研磨時材料去除率明顯不同，即Q干＞Q濕。濕研磨時材料去除機理以疲勞脆性去除為主，而干研磨時材料去除機理以熱化學(xué)去除為主，基本不發(fā)生疲勞脆性去除，所以濕研磨不能使PCD表面達到鏡面，而干研磨當(dāng)砂輪磨損到一定程度時將會使PCD表面達到鏡面。干研磨時，隨著法向載荷F的增大，研磨區(qū)溫度將升高，PCD材料更易產(chǎn)生熱化學(xué)去除，所以其去除率口隨著法向載荷F的增大而增加(見圖3)。由耶格爾的觀點可知：溫升與載荷F成正比。因此，材料去除率Q應(yīng)與F基本成正比，但圖3中卻存在折點A(F=15N)，這與耶格爾的觀點并不矛盾，只是以折點A為分界點，PCD材料的熱化學(xué)去除方式發(fā)生變化而已。當(dāng)F≤15N時，由于法向載荷F較小，研磨區(qū)平均溫度T＜750℃，因此其熱化學(xué)去除將以機械熱去除方式為主，以局部氧化、石墨化去除方式為輔；當(dāng)F＞15N時，研磨區(qū)平均溫度T＞750℃，其熱化學(xué)去除將同時以PCD表面氧化、石墨化及機械熱去除方式進行，因此材料去除率遠(yuǎn)大于F≤15N時的去除率?！　纳鲜龇治隹芍褐挥懈裳心ゲ拍苁筆CD表面達到鏡面，而PCD干研磨時材料的去除機理是熱化學(xué)去除，因此可以嘗試采用價格低廉、熔點較高的非金剛石磨粒的砂輪進行研磨加工，以降低PCD刀具的加工成本；干研磨時，高材料去除率必然帶來研磨后PCD表面硬度軟化加劇，這將在一定程度上影響PCD刀具的使用壽命，因此PCD表面的鏡面加工應(yīng)采用逐漸減載的干研磨工藝，既可保持較高的研磨效率，又可降低研磨后表面硬度的軟化程度。石材

科學(xué)家設(shè)計出超硬新材料
圖注：加州大學(xué)洛杉磯分校科學(xué)家制造出“超硬材料”二硼化錸。圖中展示的是二硼化錸的粉未形態(tài)。這些粉未是通過加熱熔爐中的元素?zé)捴贫?，其程序與電弧熔化煉丹法類似?！　?jù)報道，超硬材料的用途非常廣泛，無論是鉆探石油和修公路用的鉆頭，還是精密儀器和手表表面的抗摩涂層，都需要使用超硬材料。加州大學(xué)洛杉磯分?？茖W(xué)家開發(fā)出一種制造超硬材料的新方法，他們制造的超硬材料具有的耐摩性和抗裂性。他們的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)刊登在4月20日出版的《科學(xué)雜志》上?！　∵@項研究的合著者查德·B·凱恩是加州大學(xué)洛杉磯分校無機化學(xué)、材料科學(xué)和工程學(xué)教授。他認(rèn)為，金剛石之所以是世界上硬的材料，是因為金剛石的碳原子間具有極短的共價鍵。實事上，世界上所用的大多數(shù)金剛石都是人工合成的，而且價格非常昂貴。金剛石粉未可用于制造石油鉆頭、筑路機和挖山洞用的挖穴機。然而，金剛石不能用于切割鋼鐵，因為切割鋼鐵將毀壞金剛石刀片。凱恩說，立方結(jié)構(gòu)的氮化硼是金剛石的替代品，可以用來用來切割鋼鐵，但它是在非常高的溫度和壓力條件上合成的，其價格比金剛石還要昂貴?！　〕膊牧暇哂小俺壊豢蓧嚎s性”，意思是它們具有抵抗外形變化的抗性，這正是產(chǎn)生硬度的必要條件。制造超硬材料的方法有兩種：一種是通過使用碳元素并將其與硼或氮合成在一起來仿制金剛石，從而保持較短的共價鍵；另一種是尋找具有“不可壓縮性”的金屬并設(shè)法使其堅硬。凱恩和他的同事正在發(fā)展第二種方法。凱恩說：“我們的設(shè)想是合成一種‘不可壓縮的’金屬，這種金屬碰巧是低硬度的，但它具有可以使其變硬的短共價鍵?！眲P恩是加州大學(xué)洛杉磯分校加州納米系統(tǒng)研究院成員，該研究院鼓勵通過跨學(xué)科合作來解決納米科學(xué)和納米技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)問題。　　鋨是一種相對柔軟的金屬元素，是目前所知道的具“不可壓縮性”的金屬，2005年，凱恩的研究團隊把鋨元素與短共價鍵原子合成在一起，制造出一種幾乎與金剛石同樣“不可壓縮的”材料。它是如此堅硬，甚至可以在硬度達9級的藍(lán)寶石上劃出痕跡（硬度的劃分級別為1－10級）?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，如果我們把硼和鋨結(jié)合在一起，我們只能使鋨金屬中鋨原子的分隔距離擴大10%，這已經(jīng)非常不錯了；如果你想盡可能地縮小原子之間的分隔距離，就需要尋找更好的過渡金屬?！眲P恩說：“于是我們仔細(xì)搜索了所有過渡金屬以確認(rèn)是否有比鋨更好的過渡金屬，從而使膨脹系數(shù)少于10%。我們發(fā)現(xiàn)只有錸具有這種潛力，因此，我們制造出二硼化錸。”　　錸是一種高密度、低硬度的金屬，它在元素周期表中剛好排在鋨元素的后面?！拔覀兒铣沙隽硕坦矁r鍵，我們只能使錸金屬中錸原子的分隔距離擴大5%，從而使其既具有‘不可壓縮性’又非常堅硬。錸金屬中的錸原子之間的距離僅膨脹了5%——這是這篇科學(xué)論文的關(guān)鍵。在某個方向上，二硼化錸的‘不可壓縮性’與金剛石相同，在另一個方向上，二硼化錸的‘可壓縮性’僅比金剛石稍高?！痹诘妥饔昧ο拢鸹n的硬度與立方結(jié)構(gòu)的氮化硼相等，而氮化硼是第二硬的材料。在更高的作用力下，二硼化錸的硬度僅比氮化硼稍低。凱恩稱：“我們的材料非常堅硬，足以劃破金剛石，比二硼化鋨要硬得多?！薄　《移渌膊牧?，包括金剛石和立方結(jié)構(gòu)的氮化硼都是在昂貴的高壓條件下制造出來的。凱恩說，“我們的材料只需要通過一種簡單的程序就可以制造出來，不需要使用壓力。”在談到合作時，凱恩說，“我之所以來到加州大學(xué)洛杉磯分校，之所以喜歡這個地方，是因為無論你做什么，比如，以我個人來說，無論你何時想要制造一種新材料，你經(jīng)常需要你自己不具有的設(shè)備和技能。而加州大學(xué)洛杉磯分校擁有材料制造領(lǐng)域的和相應(yīng)的設(shè)備，每次我有疑問時，所有人都樂于幫助我進行實驗并積極地與我合作。”凱恩認(rèn)為，盡管新超硬材料有的潛力，但它們還不可能在短時間內(nèi)取代金剛石。石材