拉伸法评价钎料/金刚石单晶颗粒的界面结合特性

钎料／金刚石单晶颗粒界面结合特性的评价及结合强度的测定是金属结合剂金刚石工具研究和应用中的关键性问题。根据这方面研究工作的现状,本文提出一种新的测试方法,即采用单层金刚石颗粒平面紧密排布方式将金刚石单晶颗粒通过钎料与基体钎焊,制备拉伸试样,通过拉伸试验测得钎焊单层金刚石颗粒与基体的结合强度,再结合断口的微观分析对钎料／金刚石单晶颗粒的界面结合特性进行评价。     

钎焊单层金刚石砂轮的现在问题及其对策

概述了用活性钎料将金刚石摩料钎焊到钢基体表现制作单层金刚石砂轮,比传统的单层电镀金刚石砂轮具有明显的工艺优势。分析指出了钎焊工艺的现在问题,即如何实现金刚石磨料与合金钎料层的结合强度、钎料层厚度的均匀性和金刚石磨料的有序排布。给出了可行的解决方案,即利用Ag-Cu-Cr或Ni-Cr等活性钎料与金刚石界面化学反应生成的Cr7C3和Cr23C7,实现钎料层与金刚石间的高强度结合;通过沙轮地貌优化,优化出摩料排布方式,然后按优化的结果排布磨料。研制出了具有磨料出露高度高、有序排布、钎料层厚度一致性、高结合强度、高锋利度单层钎焊金刚石砂轮。     

钎焊单层金刚石砂轮的现存问题及其对策

概述了用活性钎料将金刚石磨料钎焊到钢基体表面制作单层金刚石砂轮 ,比传统的单层电镀金刚石砂轮具有明显的工艺优势。分析指出了钎焊工艺的现存问题 ,即如何实现金刚石磨料与合金钎料层高的结合强度、钎料层厚度的均匀性和金刚石磨料的有序排布。给出了可行的解决方案 ,即利用Ag -Cu -Cr或Ni-Cr等活性钎料与金刚石界面化学反应生成的Cr7C3 和Cr2 3 C7实现钎料层与金刚石间的高强度结合 ;通过砂轮地貌优化 ,优化出磨粒排布方式 ,然后按优化的结果排布磨料。研制出了具有磨料出露高度高、有序排布、钎料层厚度一致性、高结合强度、高锋利度的单层钎焊金刚石砂轮。     

两种合金化铜基钎料真空钎焊金刚石

采用机械合金化CuSn/TiH_2粉末和气雾化Cu-Sn-Ti钎料粉末对金刚石的进行真空钎焊实验,从金刚石钎焊形貌、界面生成物成分、钎料与基体结合情况、金刚石磨损形态等对比分析了两者的钎焊性能。研究表明:当钎焊温度为920℃,保温时间为10 min时,二者均能实现金刚石的高强度把持;气雾化Cu-Sn-Ti钎料在金刚石界面生成一层连续且致密的TiC层,而机械合金化CuSn/TiH_2粉末生成的TiC层相对较薄;两种钎料真空钎焊金刚石的钎焊性能较好,没有出现热刻蚀现象;真空钎焊金刚石磨粒在切削过程中主要经历了小块破碎、大块破碎以及磨平等正常磨损阶段;机械合金化Cu-Sn/TiH_2粉末钎焊的金刚石磨钝后出现了少数磨粒脱落的情况,但其脱落不会对磨具的整体切削性能产生影响,且其粉末制备成本低,在金刚石钎焊工艺中可考虑采用。     

钎焊单层金刚石工具研究现状

与单层电镀金刚石工具相比,钎焊单层金刚石工具由于金刚石出刃高,容屑空间大,金刚石与基体之间的结合强度高而成为近年来超硬材料工具的热门研究领域。本文分别从钎料及钎焊方式、金刚石有序排布、界面微观结构及界面热力学与动力学以及钎焊工具性能概述了国内外钎焊单层金刚石工具在钎焊工艺、钎焊机理及工具性能三方面的研究成果,并在此基础上提出了钎焊金刚石工具需要继续深入研究的问题。     

激光钎焊多层金刚石磨粒与镍铬合金的微观结合形态

在45钢基体上进行了镍铬合金钎料与金刚石磨粒的多层钎焊加工,借助光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等研究了钎料与金刚石磨粒的结合形态、钎料层组织结构及其变化规律、金刚石表面损伤形态、金刚石与钎料结合处以及钎焊层的元素分布规律.结果表明:从与基体结合处到钎焊层表面分别形成了平面晶、胞状晶、树枝晶、柱状晶以及等轴晶的显微组织形态.输入的线能量影响钎料与金刚石的浸润结合、及钎焊层晶粒大小.逐道搭接钎焊时的热积累改变了搭接线附近的晶粒生长方向和大小,在逐层堆叠时的层与层结合线附近存在粗化晶粒区.金刚石磨粒的存在促使其周边形成等轴晶和垂直其界面生长的柱状晶和树枝晶.钎焊层内C元素含量在靠近上表面附近较高.钎焊层内部金刚石与钎料之间存在一元素过渡区域,Cr和Si元素在过渡区存在聚集现象,有利于形成Cr和Si的碳化物,促进金刚石与钎料间的冶金结合.钎焊层内的金刚石磨粒出现不同程度损伤及石墨化形态.     

金刚石工具真空钎焊钎料的适应性

应用真空钎焊技术，分别采用含有强碳化物形成元素Cr、Ti的BNi2、BNi7及自制的CuSnNiTi钎料试制了单层金剐石圆锯片，在一定的钎焊温度、时间及真空度下，金刚石与钎料及基体之间均可形成化学冶金结合，但结合的状况及锯切性能随钎料的不同而改变。试验证实自制的CuSnNiTi钎料钎焊温度低，焊接时金刚石的热损伤小，钎料与金剐石有很好的润湿性。不仅基体对金刚石有较高的把持力而且钎料与所切割的石材有很好的适应性。     

钎焊法制造单层金刚石取孔钻及其界面微观结构

使用钎焊法制造了单层金刚石取孔钻,并与电镀单层金刚石取孔钻的加工性能进行了比较.发现由于具有高的金刚石出刃和结合强度,钎焊取孔钻的锋利度和寿命都优于电镀取孔钻.通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDX)和X射线衍射等对钢基体-钎料合金-金刚石的界面微观结构和成分进行了观察和分析,发现钎料合金中的Ni,Cr元素向钢基体中有一定的扩散;而在钎料合金和金刚石上分别存在反应层.钎料合金反应层主要是金刚石表面的C原子扩散进入液相后与Cr反应生成的Cr3C2和Cr7C3,而金刚石反应层是石墨化金刚石表面的位错通道与Cr反应形成Cr3C2并渗透到一定的深度形成的.     

铜基钎料真空钎焊金刚石

采用铜基合金钎料,适当控制钎焊工艺,实现了金刚石与钢基体的高强度连接.借助扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)分析了真空加热条件下,对铜基合金钎料与金刚石之间的界面反应,钎焊面进行了表面形貌和结构分析.探讨了钎料与金刚右界面处碳化物的形成机理.阐明了在钎焊过程中Ti元素在金刚石界面形成富Ti层并与金刚石表面的C元素反应生成TiC、SnTi C是实现合金层与金刚石有较高结合强度的主要因素.钎料与钢基体在钎焊温度下发生组元间相互扩散,形成了固溶体及其化合物,从而实现钎料与钢基体的高强度结合,并对一系列铜基钎料进行了测试.     

铜基钎料焊接金刚石的界面结构与强度

选用Cu-Sn-Ti活性钎料在钢基体上焊接金刚石磨粒,研究钎料合金与金刚石焊接界面的组织形貌与物相组成,分析不同钎焊温度对焊接界面结构及结合强度的影响.结果表明,钎料合金元素与金刚石在钎焊过程中发生化学反应,生成化合物TiC,CuTi和CuSn等,实现了铜基钎料、金刚石颗粒与钢基体之间的化学冶金结合.当钎焊温度为880～930℃时,均可获得连接良好的钎焊接头;钎焊温度900℃时,焊接界面形成的化合物层均匀连续且界面致密,此时在相同磨削条件下,钎焊金刚石试件的磨损失重很小,达到了焊接界面的强力结合.     

金属结合剂金刚石磨具的研究进展

本文介绍了各种金属结合剂的性能、主要配方体系和应用范围，概述了金属结合剂金刚石磨具的制备方法：烧结法、电镀法、单层钎焊法。重点综述了国内外改善烧结金属结合剂金刚石磨具中结合剂对金刚石把持力所采取的主要措施和最新研究进展，并对金属结合剂金刚石磨具的发展作了进一步展望。     

高效磨削用超硬磨料砂轮钎焊技术研究现状与发展

超硬磨料钎焊砂轮是实现高效磨削的重要工具。与传统的砂轮相比,钎焊砂轮不仅提升了自身的结合强度,还具有容屑空间大、不易堵塞、磨料利用充分等显著优势。为提高高效磨削用超硬磨料钎焊砂轮的整体性能,综述国内外研究者在超硬磨料钎焊砂轮活性钎料的研制、砂轮地貌及其优化、钎焊工艺方法研究、新型钎焊砂轮的结构设计和钎焊砂轮的精度问题等方面的研究工作。超硬磨料钎焊砂轮精度和成本问题是制约超硬磨料钎焊砂轮在高效磨削中应用发展的瓶颈。研究并解决超硬磨料钎焊砂轮的精度和制造成本的问题,对于促进高效磨削技术的发展具有重要意义。     

有序排布钎焊金刚石磨盘的实验研究

将有序排布理论运用到钎焊技术,成功制备适合黑色金属、钢铁材料磨拋的新型工具—有序排布单层钎焊金刚石磨盘;将平面单颗磨粒有序排布方式与磨料群可控排布方式相结合,设计出一种新型磨盘顶端平面排布方式,并确定排布参数;对船用钢板Q345低合金高强度结构钢进行磨拋试验,对比分析新型钎焊金刚石磨盘与传统树脂砂轮片的磨削性能。结果表明:新型磨盘较树脂砂轮片噪音提高,磨屑规则(主要呈带状),磨粒以磨损失效为主,几乎无整颗磨粒脱落,磨削效率约为树脂砂轮片的1.5倍。     

微粉金刚石表面镀钛对钎焊磨具性能的影响

在微粉金刚石磨具的制备过程中,金刚石热损伤和磨粒与结合剂间界面特性是影响磨具性能的主要因素。利用电铸与钎焊相结合的工艺把表面镀钛和未镀钛两种微粉金刚石磨料制备成磨具,并将其用于氧化铝陶瓷的磨削试验。通过对钎焊后金刚石磨粒与钎料的界面分析,磨削力、磨粒脱落率以及工件表面粗糙度的比较,探讨磨粒表面镀钛对钎焊微粉金刚石磨具性能的影响。结果表明,镀钛微粉金刚石表面镀层在钎焊过程中对微粉金刚石起到包裹隔离的作用,可以降低微粉金刚石的热损伤和石墨化;在利用两种钎焊微粉金刚石磨具磨削氧化铝陶瓷时,镀钛微粉金刚石磨具的磨削力较小,磨料的脱落率也较少,且工件表面粗糙度值更低。综合比较,磨粒表面镀钛后,可以减弱微粉金刚石的热损伤,提高磨具的磨削性能。     

Interfacial characteristics of titanium coated micro-powder diamond abrasive tools fabricated by electroforming-brazing composite process

In this study, abrasive tools were fabricated by an electroforming-brazing composite process. The abrasive tools were prepared using micro-powder diamond (MPD) grits with and without titanium (Ti) coatings. The interface characteristics of the MPD diamond grits and filler alloy were investigated. The results show that the diamond grits are uniformly dispersed on the surface of the steel substrate without visible agglomeration, and the NiCr filler alloy has good wetting toward diamond grits. Compared to the uncoated diamond grits, the abrasive grains with a Ti coating have an ideal grain distribution and brazed joints, and no aggregation of Si element observed at its edge. There is a more stable carbide TiC that formed on its surface in addition to the chromium carbide. Furthermore, the coated diamond grits are not graphitized and show a better residual stress state. In the abrasive tools with Ti-coated diamond, numerous intermetallic compounds (IMCs) are formed in the brazing layer, but the formation of theγ-Ni-based solid solution is relatively slight. The IMCs increase the microhardness of the filler alloy and help improve the wear resistance of the solder layer.     

A brief review of brazing diamond in cutting tools

Diamond has high hardness and good wear resistance. It is widely used in cutting tools and workpieces. Brazing is an effective method to realize high quality cemented carbide joints in various materials connection technologies. This paper analyzes the research status of diamond brazing in detail. The materials used as brazing filler in diamond brazing are reviewed. Copper base filler and nickel base filler are the most commonly used brazing filler in diamond brazing. The advantages and disadvantages of diamond grinding tools under different production methods are analyzed. In addition, a series of new brazing alloys such as amorphous Ni based brazing filler metals are analyzed. Finally, the development trend of diamond brazing is pointed out.     

钎焊法制造金刚石单层工具的研究

含强碳化物形成元素合金对金刚石表面浸润的机理与金刚石表面金属化技术是钎焊制造单层金刚石工具的技术基础。由于金刚石颗粒被强力焊接及其出刃突出,并可有序排布决定了钎焊单层金刚石工具具有磨削效率高、工具寿命长的基本特点。本文以三种金刚石工具为例,详细介绍了钎焊法制造金刚石工具的工艺。并与电镀金刚石工具进行了对比。     

高温钎焊金刚石工具的研究进展

概述了高温钎焊金刚石工具的发展起源，介绍了高温钎焊金刚石工具的制作工艺及方法。并与电镀工具进行了对比，其性能比电镀工具优异得多。在总结国内外研究的基础上，提出了今后研究过程中亟待解决的问题，展望了高温钎焊金刚石工具的发展前景。     

金刚石工具预合金代钴粉末的研究及应用

近年，国内外开展了金刚石工具代钻粉末的研究。本文采用水雾化法开发了三种预合余代钻粉末：对粉末的基本属性、形貌，粉末的相组成，粉末的差热性进行了分析研究；测定了它们的烧结密度、硬度、抗弯强度、弹性模量随热压烧结温度变化的规律；采用作者自行建立的磨料磨损试验方法，测定了它们的质最磨损阿分率（即耐磨性）；测定了它们的冷压生坯密度、模拟生坯强度以及高频钎焊的结合力矩；观察了热压烧结SEM腐蚀组织和SEM断口形貌。结果表明：三种预合金粉末有着优良的低温烧结性能和耐磨性，表现出接近于超细钴和相当于国外代钴粉末的优良的物理、机械性能，对金刚石把持力高；具有高的高频钎焊结合力矩；粉末成本较低，用粉量可降低。实际切割花岗石、混凝土，切割锋利，使用寿命长。