超细W-25Cu粉末在金刚石工具中的应用研究

采用粉料混合、制粒、冷压成形和真空热压烧结法制备样品.利用SEM观察了添加超细W-25Cu合金粉末和W、Cu单质粉末的刀头断口金刚石形貌并进行了EDS分析,研究了烧结温度对添加超细W-25Cu合金粉和添加W、Cu单质粉末的胎体硬度、烧结密度、抗弯强度的影响,并利用SEM、金相和面扫描手段分析了断口形貌、显微组织和主要元素分布.结果表明:添加超细W-25Cu合金粉末的刀头中,金刚石表面形成了含W元素较多的“岛状”晶体物质并形成网状结构,提高了胎体对金刚石的把持力;在试验温度范围内,添加超细W-25Cu合金粉能显著提高胎体的硬度、致密度和元素分布的弥散性,但降低抗弯强度.锯片切割实验表明:添加超细W-25Cu合金粉比添加W、Cu单质粉可提高工具使用寿命约40％,可见添加超细W-25Cu合金粉末确实有利于胎体耐磨性的增加和胎体对金刚石把持力的提高.     

金刚石工具用预合金粉末的制备及应用研究进展

简要介绍了雾化法、湿法冶金法、机械合金化法制备预合金粉末的工艺过程及各方法的优缺点,综合分析了预合金粉末在钎焊金刚石工具、激光焊接金刚石工具过渡层、金刚石刀头胎体中的应用,简述了国内外科研工作者及企业在相关领域的研究概况,预判了金刚石工具行业用预合金粉末的发展趋势。     

金刚石工具用金属粉末的特性、现状分析和发展趋势

介绍了金刚石工具用金属粉末的特性,主要体现在胎体的耐磨匹配性、对金刚石的把持力、压制性、烧结性和安全性等;列举了国内外单质粉末和预合金粉末的种类、生产厂家、制备方法、形貌以及粒度等,并提供了粉末化学组成、烧结温度、硬度、用途等;最后介绍了金刚石工具用金属粉末的发展趋势,着重提出国内存在的突出问题,供原材料厂家及用户参考。     

超细CeO2粉末对铁基合金工具胎体组织性能的影响

以超细CeO2为添加剂,采用热压烧结工艺制备铁基金刚石工具胎体,并对金刚石工具胎体的组织与性能进行检测分析。结果表明:铁基预合金粉末中超细CeO2粉末的添加,使得烧结后胎体的相对密度与硬度提高,抗弯强度有所降低。并随CeO2粉末质量分数的增加,胎体组织致密化效果越好;而胎体硬度在CeO2质量分数为0.75%时,达到最大值300HV0.1。断口分析表明,添加CeO2粉末烧结后的胎体断口组织更均匀、细密,且随着CeO2含量的增加,韧窝逐渐变小,深度更浅。     

添加剂对预合金粉末胎体性能及其金刚石工具使用效果的影响

研究了ＴＴ１５预合金粉末及添加适量其他成分后的烧结性能，对金刚石的包镶与粘结性能及其组织结构，确定了该种粉末作为金刚石工具胎体的制造工艺条件，指出以ＴＴ１５合金粉末为基，通过添加适量铜合金或钴，可以得到适用于不同石材的金刚石工具胎体。     

金刚石工具用预合金粉末生产现状及发展趋势

详细介绍了金刚石工具用预合金粉末的发展动态,包括国内外预合金粉末主要产品及性能,预合金粉末的制备方法以及预合金粉末成分的研究进展,并着重介绍了碳化物形成元素和稀土元素对金刚石工具的影响。     

共沉淀-共还原法制备金刚石工具用超细预合金粉末的研究

介绍了共沉淀-共还原法制备金刚石工具用超细预合金粉末的方法。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对FeN iCu(AP1)复合氧化物粉末不同温度还原产物进行了分析,并对FeN iCuSn(AM1)、FeCoCu(AS1)、CuSn(CST)不同成分预合金粉末的物相和形貌进行了研究,对粉末的比表面(BET)、费氏粒度、激光粒度(D50)、松装比和含氧量指标进行了测定,阐明了各配方预合金粉末的使用性能及特点。     

Cu的添加方式对铁基预合金粉末与烧结体组织及性能的影响

采用扩散法制备Fe-4Ni-0.5Mo-1.5Cu预合金粉末,分别采用添加常规铜粉和改性超细铜粉的方式添加合金元素Cu。对制备的粉末进行压制与烧结,采用金相显微镜和扫描电镜(SEM)分析粉末与烧结体的组织与形貌,研究Cu元素的添加方式对Fe-4Ni-0.5Mo-1.5Cu预合金粉末及其烧结体组织和性能的影响。结果表明,预合金粉末中合金元素的分布状况影响烧结体的组织分布,进而影响烧结体的力学性能。以添加改性超细铜粉的方式加入合金元素铜时,预合金粉末中的铜元素分布均匀,压坯密度略有减小,但烧结体强度显著提高,抗拉强度和冲击能分别达到683.5 MPa和24.5 J,接近国外同类产品性能。     

共沉淀法制备Fe-Cu基预合金粉的低温热压烧结

采用共沉淀法制备含有Co、Ni、Sn元素的Fe-Cu基预合金粉,在此预合金粉中添加25%(质量分数)的WC作为骨架相,在700~860℃温度下真空热压烧结,获得金刚石工具用金属结合剂。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对预合金粉末及金属结合剂进行形貌观察与物相分析,并测定烧结体的硬度、抗弯强度及磨耗比等力学性能。结果表明,Fe-Cu基预合金粉已形成固溶体,实现了合金化,粉末粒度较细,约在3μm左右,表面较光滑,呈不规则状。Fe-Cu基预合金粉末的原子扩散及相变主要发生在820~846℃温度范围内,在820℃下热压烧结时效果最好,胎体孔洞缺陷少,具有最佳的物理与力学性能,硬度为113.9HRB,致密度达到98.86%,抗弯强度为1306.4 MPa,结合剂对金刚石颗粒的包镶能力最强。     

预混合法和预合金法制备Cu-Sn粉末的显微组织和烧结性能

使用预混合法和预合金法制备了Cu-Sn粉末,研究了Cu-Sn粉末在烧结过程中的显微组织和物相变化规律,同时测试了Cu-Sn粉末在不同温度条件下的烧结性能。实验结果显示,通过预混合法制备的CuSn10、CuSn20粉末烧结态组织由α相和α+δ共析组织组成,而预合金法制备的CuSn10粉末烧结态组织则由单一的α相组成。两种方法制备的粉末在相同条件下烧结后,预混合Cu-Sn粉末的烧结体相对于生坯产生了膨胀,预合金铜锡粉末烧结体则表现为收缩,且预合金Cu-Sn粉末烧结后的断裂强度、含油率和有效含油率均高于预混合粉末。     

Iron based partially pre-alloyed powders as matrix materials for diamond tools

Abstract

The hardness and bend strength of diamond tool matrix materials prepared from partially pre-alloyed Fe–Cu powders and from elemental powder mixes of equivalent composition has been compared. After sintering at 890^oC, the hardness of the partially pre-alloyed powder matrix was 81.72?HRB, 9.3% higher than that of the mixed powders matrix; sintering at 870^oC gave the highest bend strength (634.85 MPa), 11.6% higher than that of the mixed powders matrix. The improved homogeneity of alloy elements distribution achieved in the matrix by pre-alloying was shown generally to increase the hardness and strength. The cutting performance of diamond tool segments prepared with the pre-alloyed matrix material met standard requirements; overall, the pre-alloyed material is felt to offer significant manufacturing and performance benefits.     

铜铁预合金粉末对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

利用粉末冶金方法制备了含不同质量分数铜铁预合金粉末的铜基摩擦材料,并在不同温度下对材料摩擦性能进行测试。结果表明:铜铁预合金粉末的引入使得铁元素在烧结后铜基体中及铜基体与其他组元界面处析出,阻碍了烧结,导致材料密度下降。存在于界面处的铁以及反应生成的珠光体成为硬质强化相,使得材料的磨损机理从纯铜基体时的黏着磨损向添加铜铁预合金粉末之后的磨粒磨损转变,导致摩擦系数先下降后上升。200～250 ℃为摩擦系数保持稳定的临界温度。当超过临界温度时,摩擦表面铜软化,其自润滑作用使得摩擦系数下降。含30%铜铁预合金粉末的铜基摩擦材料（质量分数）的摩擦磨损性能最佳,这是由于此时摩擦材料兼具铜良好的塑性以及生成的适量硬质相能够强化摩擦表面。     

硅黄铜预合金粉末在金刚石工具中的应用

采用气水耦合雾化法制备了含有质量分数0.4%稀土Ce的硅黄铜预合金粉末, 在680~720 ℃热压烧结预合金粉末, 获得了致密烧结体。通过洛氏硬度计测试烧结体硬度为HRB62~65, 使用万能力学实验机测试烧结体抗弯强度为530~550 MPa, 利用扫描电子显微镜观察烧结体基体微观组织为α相黄铜, 组织中还存在蠕虫状及花状的弥散银灰色(β'+γ)相。选择添加质量分数20%的硅黄铜预合金粉末配方(铁粉+铜粉+锌粉+预合金粉末)制备花岗岩切割用金刚石刀头, 与单质粉末混合配方(铁粉+铜粉+锌粉)制备的刀头相比, 添加硅黄铜预合金粉末的刀头硬度增加22%, 抗弯强度降低8%, 刀头锋利度和使用寿命整体提升, 胎体磨粒夹杂减少, 并出现大量排屑沟槽。     

机械合金化FeCuNiSnCo粉末的制备及其胎体材料物理性能研究

采用机械合金化法制备了Fe基预合金粉（FeCuNiSnCo粉末），通过热压烧结制备胎体材料，对制备的Fe基预合金粉末及其胎体性能进行表征，利用正交实验研究了球料比、球磨转速、液固比、球磨时间等对粉末松装密度和胎体材料硬度、抗弯强度的影响，确定最优工艺，并对胎体材料显微组织进行观察。结果表明:在球磨过程中，粉末颗粒经过重组、变形、破碎和合金化，粉末形貌发生了改变，影响了粉末松装密度；球磨转速和球料比是影响胎体材料硬度和强度的主要因素；综合分析最佳工艺参数为:球磨时间6 h，球磨转速400 r·min-1，球料比4:1，液固比0.5:1.0。     

Consolidation of diamond tools using Cu–Co–Fe based alloys as metallic binders

Abstract

The present work reports the results obtained on the evaluation of both the response of commercially available Cu–Fe–Co pre-alloyed powders during processing for the consolidation of diamond tools under several fabrication routes, and the performance of the tools during in field cutting operations. The new metallic binders look attractive since they combine good sinterability with adequate values of hardness and wear resistance, as observed from the cutting tests carried out on granite and marble. The consolidation routes under research were conventional hot pressing, pressureless sintering, and hipping after sintering. The amount of copper contained in these alloys leads to fully dense parts by hot pressing at temperatures approximately 150°C lower than those used for cobalt. Pressureless sintering experiments showed that full densification requires the application of hipping post-sintering treatments. During processing under non-reducing atmospheres, the presence of metallic oxides contained in the powder was observed to exert a direct influence on the degradation of the diamond grits.     

铜基预合金粉末制备金刚石锯片的性能研究

采用共沉淀法制备了不同铜铁配比（质量比:45:35、50:30、55:25）的铜基预合金粉末,利用真空热压法烧结得到含金刚石的铜基结合剂刀头,通过激光焊接的方法制备出铜基结合剂金刚石锯片,研究了铜基预合金粉末中铜铁含量（质量分数）对金刚石锯片性能的影响。利用扫描电子显微镜观察锯片断面的显微组织形貌,并测量不同铜铁含量锯片的硬度和磨损量。结果表明:在三种配比中,当铜和铁质量比为50:30时,铜基结合剂与金刚石间的结合最佳,锯片性能最好,硬度最高（HRB 118）,锯片的磨损量最少（1.16 g）。     

不同配比铁基预合金粉的胎体性能研究

对湿法冶金工艺制备的两种铁基预合金粉(Fe_(43)Co_(24)Cu_(33)和Fe_(56)Co_(14)Cu_(30),以下简称A和B)进行了性能研究,对其粉末颗粒的形貌和氧含量进行了对比分析,并经过750、800、850、900、950℃五种烧结温度制备热压烧结试样。通过阿基米德排水法测定烧结试样密度,利用HR-150A型洛氏硬度计测量烧结试样的显微硬度,利用三点弯曲法测定烧结试样的抗弯强度,使用扫描电子显微镜观察烧结试样的断口形貌。结果表明:随着烧结温度的提高,两种烧结试样的密度都呈增加趋势,当温度超过850℃后,密度变化逐渐趋于平缓;烧结试样的硬度都随着温度的升高先增加后降低,烧结试样B硬度在850℃以前要高于烧结试样A,且在800℃时达到最大值,当温度高于850℃时烧结试样A的硬度要高于烧结试样B;两烧结试样的抗弯强度都随温度的升高而增大;预合金粉A的烧结试样对温度敏感性较小,当温度达到850℃以后,晶粒几乎不在长大,预合金粉B的烧结试样对温度敏感性比较大,随着温度的升高,晶粒不断地长大。     

Spark plasma sintering versus hot pressing – densification,bending strength,microstructure, and tribological properties of Ti5Al2.5Fe alloys

Ti5Al2.5Fe alloys were fabricated by the spark plasma sintering (SPS) and hot pressing (HP) pressure-assisted sintering techniques from pre-alloyed powders with a particle size of about 200?μm. The powders were sintered at 850 °C for two different holding times (5 and 8 min) and heating rates (50 and 150°C?min^?1) at 25?MPa. The maximum relative densities were 99.70 and 98.78% for SPS and HP samples, respectively. All the alloys prepared by the SPS process had significantly higher bending strengths (1825–2074?MPa) than the alloys prepared by the HP process (648–1330?MPa). A decrease in the heating rate from 150 to 50°C min^?1 enhanced the wear resistance of the Ti5Al2.5Fe alloys prepared by both the SPS and HP processes.     

FeCrBSi预合金粉末对金刚石锯片磨损特性的影响

通过在纯金属粉末胎体中加入不同比例的铁基预合金粉末,对各种胎体合金硬度、耐磨性、抗弯强度进行了检测,并对各种锯片进行了切割速度和切割寿命试验,同时对其结果进行了分析讨论.结果表明:适量加入铁基预合金粉末,可提高胎体对金刚石的把持力,改善金刚石的出刃性能,从而提高金刚石锯片的切割效率和使用寿命.