预合金粉在金刚石工具烧结中的钎焊作用

通过增加钴、镍、铬、钛的比例可以提高胎体对金刚石的把持力,从而达到提高金刚石工具寿命的目的,但是过硬的胎体降低工具的切削效率.为解决寿命和效率的矛盾,采用预合金粉末替代单质金属粉加入胎体粉中热压烧结,使得胎体粉和金刚石颗粒之间形成钎焊连接.简述了金刚石工具中人造金刚石的存在状态,分析了金刚石从出刃、刻划、切削、磨损、暴露、破碎到脱落的使用寿命过程,指出工具使用中大量的金刚石并非磨损失效,而是以破碎、脱落形式流失.分析了金刚石脱落、流失的主要原因是金刚石把持力不够导致了金刚石早期脱落.研究结果表明:预合金粉末法可以实现胎体与金刚石的钎焊连接,预合金粉末的成分和热压烧结工艺决定了对金刚石的钎焊连接的效果.应用结果显示:预合金粉末中含有强碳化物形成元素,预合金粉与金刚石的亲和力强,在烧结过程中可以实现胎体与金刚石的钎接,使金刚石的出刃高度大大提高;预合金粉的熔化温度区间与烧结温度相匹配,避免了刀头的毛刺、飞边,减小裂纹发生倾向.     

铜基预钎焊金刚石锯片的界面分析及其性能研究

采用Cu-Sn-Ti钎料利用氩气保护高频感应钎焊对金刚石磨粒进行预钎焊处理。采用热压烧结工艺制作常规金刚石锯片、镀钛金刚石锯片和磨粒预钎焊金刚石锯片,并进行对比切割实验。通过三点抗弯实验测试上述三种节块的强度,并使用扫描电镜分析预钎焊金刚石磨粒界面和锯片节块断口的微观组织结构。结果表明:预钎焊金刚石磨料界面处存在元素的扩散现象并形成化学结合,且Cu-Sn-Ti钎料对金刚石磨粒的热损伤小;预钎焊金刚石节块的抗弯强度高于镀钛金刚石节块和常规金刚石节块;钎焊金刚石锯片刀头中金刚石与胎体之间同样存在元素的扩散现象,胎体与金刚石磨粒形成化学冶金结合;相同加工条件下,预钎焊金刚石锯片的切削效率相比于镀钛金刚石锯片和常规金刚石锯片分别提高7%和18%。     

水气联合雾化法制备铁基预合金粉末及其在金刚石工具中的应用

采用水气联合雾化工艺制备了金刚石工具用铁基预合金粉末,对水气联合雾化法、常规水雾化法制备的预合金粉末进行物性对比,并对相应地预合金粉末烧结块的断口形貌、力学性能进行比较与分析。结果表明:水气联合雾化工艺制备的预合金粉末氧含量较低,球形度好,粉末粒度细;水气联合雾化制备的预合金粉末TZ611烧结块断口形貌呈典型的韧性断裂和沿晶断裂特征;烧结块相对密度、硬度和抗弯强度等力学性能显著提高,对金刚石颗粒把持更好。采用水气联合雾化工艺制备的预合金粉末制造的圆锯片切割更为锋利,且使用寿命为常规水雾化粉末的1.62倍。      

真空液相活化烧结对金刚石孕镶体性能的影响

本文研究金刚石刀头真空热压烧结与普通热压烧结的烧结成型及结合性能。通过真空烧结采用含有强碳化物形成元素的低熔点预合金粉末作为粘结相，采用三点弯曲试验测试了普通热压烧结与真空液相活化烧结试样的抗弯强度，用SEM观察了断口金刚石表面的界面反应。结果表明，采用真空液相活化烧结使得钛元素在金刚石表面聚集，与碳原子形成碳化钛，提高了金刚石与基体金属的结合力以及基体自身的强度。切割实验表明真空液相活化烧结刀头锋利度及寿命明显提高。     

钎焊金刚石耐磨涂层制备及其磨损性能

为提高农机刃具类零件的抗磨粒磨损性能,提出一种钎焊金刚石耐磨涂层制备方法,在Q235钢基体上制备了不同粒径及镀覆状态的金刚石耐磨涂层,并与65Mn钢的摩擦磨损和抗磨粒磨损性能进行对比。采用扫描电镜(SEM)对涂层表面、涂层与钢基体界面、涂层磨损后的表面微观形貌进行表征,并分析涂层的磨损规律及机理。结果表明:钎焊金刚石涂层与钢基体结合良好,金刚石在涂层中均匀分布,涂层厚度约370 μm。钎焊金刚石涂层的耐磨性优于65Mn钢的,且随着金刚石粒径减小钎焊金刚石涂层的摩擦系数降低,涂层的耐磨性增大;钎焊镀钨金刚石涂层的抗摩擦磨损和磨粒磨损性能均高于钎焊未镀覆金刚石涂层的。      

孕镶金刚石工具用Fe—Cu粉末胎体材料的性能研究

金刚石的大幅度降价,以及金刚石镀膜技术的发展,大力促进了廉价材料（例如铁）的应用（除活性胎体材料外）。目前,正在使用具有优良烧结性能、良好的机械性能和类似钴的现场切割性能的廉价材料替代昂贵的钴基材料。本论文作者的主要目的是,建立预合金粉末的成分和固结条件对用作孕镶金刚石工具胎体的铁基以及不含钴的材料微观结构和机械性能的影响。用预合金Fe—Cu粉末和Fe—Cu—Sn—Sm2O3粉末作为实验原材料,采用热压和先冷彤后烧结两种粉末的固结工艺路线,经固结的全部试样都进行了密度测定和洛氏硬度试验,还检测了热压试样的抗弯性能和用扫描电子显微照片以及X射线衍射对其进行了检测,这两种预合金粉末都表现出优良的致密化性能。     

预合金粉成分及烧结工艺对金刚石刀头寿命的影响

采用多种手段分析不同条件预合金粉末对金刚石刀头的影响.研究结果表明:预合金粉末的成分不同,其与金刚石表面的润湿性差异比较明显,依据各种金属的物理化学性能及金刚石工具的使用要求灵活优化选择;预合金粉末的氧含量越高,将在烧结的过程中产生大量的氧化夹杂物,影响其与金刚石颗粒的良好润湿,降低粘结强度;预合金粉末与金刚石热压烧结气氛不同,其与金刚石颗粒之间的连接效果会对金刚石刀头产生致命的影响.     

微细金属粉末对金属结合剂砂轮性能的影响

为研究微细粉末对金属结合剂砂轮性能的影响,将微细粉末和普通粉末按照设计的比例均匀混合,采用热压烧结的方法制成胎体试块,且在混合粉末中添加超硬磨料制成金属结合剂超硬材料砂轮,利用硬度计、抗折试验机、扫描电镜、切割试验机等设备,分别测试金属结合剂胎体硬度、抗折强度、断口形貌以及金属结合剂超硬材料砂轮切割性能。结果表明:微细粉末的添加有利于提高金属结合剂胎体的抗折强度,最高可以提升20%;另一方面,还可增加超硬材料砂轮的耐磨性,相同试验条件下测得半径磨损量降低了25.7%。      

铁基高密度烧结材料的摩擦磨损性能研究

采用烧结热锻工艺获得高密度和高硬度的铁基粉末烧结冶金材料,研究了铁基粉末中的铬含量和施加在烧结材料上的载荷对材料摩擦磨损性能的影响,并借助于扫描电镜观察和分析了粉末冶金烧结材料的磨损形貌、探讨其摩擦磨损机制.结果表明,在铁基粉末中加入0.6%铬时,该粉末材料的硬度、密度和耐磨性最好.主要磨损机制为氧化磨损、粘着磨损和磨粒磨损.     

预合金粉在热压烧结中的扩散行为及作用

简述了金刚石脱落的主要原因是胎体把持力不够造成的,预合金粉末的使用明显提高了胎体和金刚石的连接强度.研究结果表明,预合金粉末法可以实现胎体与金刚石的扩散连接;预合金粉末的成分不同,其与金刚石表面的润湿性差异较明显;温度对预合金粉末的扩散行为有显著影响;预合金粉末与金刚石热压烧结气氛不同,对两者之间的连接效果也会有致命的影响,将影响金刚石刀头的使用寿命.     

钎焊法制备硬质颗粒复合材料的耐磨性和磨损机理

为了提高硬质颗粒复合合金材料的耐磨性并揭示其与界面结合、微观组织及磨损机理之间的关系,本文设计并通过钎焊法,在普通铸钢件表面制得了厚度可达30mm的WC颗粒增强铜基合金覆层,测试分析了上述各种因素对此覆层耐磨性的影响.力学性能测试表明:该覆层与钢母体结合强固,且具有良好的综合性能.SEM观察和能谱分析说明:复合合金层组织由弥散强化铜基合金基体与WC颗粒相组成,且二者形成了强有力的反应性结合.磨料磨损试验证明:该复合合金在二体和三体磨损条件下均有较高的耐磨性,与低合金钢的切削和犁沟变形应变疲劳以及高铬铸铁的切削磨损机理不同,该复合合金与切削及脆性剥落两大磨损机理相对应.     

金刚石制品胎体用预合金粉的制备

采用共沉淀还原法制取金刚石制品胎体的铜基预合金粉末。用X射线衍射仪（XRD）分析其物相组成，扫描电子显微镜（SEM）观察其形貌特征。研究了共沉淀还原法制备预合金粉末的机理。将预合金粉末经过真空热压烧结后，测试了其基本力学性能。研究结果表明：用该法制取的预合金胎体粉末形貌较均匀、粒度较均一，成分组成达到了设计的要求。共沉淀还原法制备预合金粉末的机理为：各种金属盐在共沉淀反应过程中相互固溶形成了复合金属盐，复合金属盐再通过还原得到预合金粉末。与传统机械混合法制成的胎体材料相比，用该预合金粉制成的胎体材料，均匀性更好，力学性能明显优于传统机械混合法，相对密度达98．24％，硬度达100．4HRB，抗弯强度达1127．45MPa。     

超细钨铜合金粉末在金刚石工具中的应用研究

采用超细钨铜合金粉末和单质钨、铜粉末热压烧结成两组金刚石胎体块,利用硬度计,排水法,万能实验机,扫描电镜和锯切实验等测试分析手段分别分析测量了胎体的硬度、致密度、抗弯强度、断口形貌和锯切性能。实验结果表明:在高钨基胎体配方中添加超细钨铜合金粉末比添加单质钨、铜粉末可以显著提高胎体的硬度10 HRB左右,改善胎体合金使之均匀化,在本实验配方中,干切硬花岗岩时,高钨基胎体配方中添加超细钨铜合金粉末比添加单质钨、铜粉末切割平稳,形成胎体和金刚石有效的磨损匹配,可以显著提高工具的使用寿命30%左右。烧结温度范围内,添加合金粉的胎体抗弯强度均比添加单质钨、铜粉末低100 MPa左右,这主要是使用的超细钨铜粉末的氧含量较高所致。     

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。     

Al_2O_3+TiO_2 13%涂层磨损特性的研究

本文对包复型、电熔型两种Al2O3＋TiO213％热喷涂粉末，经等离子喷涂形成的涂层进行往复磨损实验和单摆冲击划痕实验．并结合形貌分析对比评价，结果表明：包复型粉末形成的涂层其耐磨性优于电熔型粉末所形成的涂层，前者涂层致密，硬度、结合强度均高于后者。     

磨粒真空预钎焊金刚石磨轮的研制及其加工性能分析

分别采用Cu-Sn-Ti合金、A合金稀释的Ni-Cr合金对金刚石真空预钎焊处理,将预钎焊磨粒与金属粉末混匀后热压烧结制作节块和磨轮,并进行磨轮对比磨削实验。由抗压强度、冲击韧性实验测试磨粒力学性能,由抗弯强度实验测试节块抗弯强度。由扫描电镜分析磨粒与胎体界面结合效果。结果表明:Cu基预钎焊磨粒预钎焊层分布均匀,力学性能比A-Ni基预钎焊磨粒提高;预钎焊节块抗弯强度高于常规节块;Cu基预钎焊磨粒与胎体结合致密,界面处Ti元素偏聚富集,Fe、Cu元素相互扩散,实现了牢固化学冶金结合;预钎焊磨轮加工性能明显优于常规磨轮,Cu基预钎焊磨轮锋利度比Ni基预钎焊磨轮提高约15%,实现了多层钎焊效果。     

Effect of Fe-based pre-alloyed powder on the microstructure and holding strength of impregnated diamond bit matrix

An iron-rich pre-alloyed powder was selected out, and the pre-alloying degree of matrix materials and the sintering temperature were considered to investigate the effect of the Fe-based pre-alloyed powder on the microstructure and holding strength of impregnated diamond bit matrix. And relative density and bending strength of the specimens were measured, and then the resulting fracture surfaces were analyzed using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS). The results showed that the relative density, bending strength and plasticity of matrix materials are increased with the sintering temperature and the pre-alloying degree. The influence of the pre-alloying degree on them is more significant than that of the sintering temperature within the experimental parameters. Besides, Fe-based matrices have thermal corrosion effect on diamonds at high temperature sintering process. And the rate of diamond graphitization has a greatly increase with the sintering temperature changes from 900 °C to 1020 °C and the holding strength decreases. A low pre-alloying degree accelerates the rate of diamond graphitization. But an adequate pre-alloying degree of Fe-based matrix materials is conducive to improve the wettability of the matrix to diamonds, alleviate the diamond graphitization, reduce the diamonds' thermal damage and improve the holding strength. Besides, it can also greatly reduce the sintering temperature and broaden the sintering temperature range. In a word, it is feasible and reasonable that Fe-based pre-alloyed powders replace Fe elemental powders to fabricate impregnated diamond bits. And it has a good economic value and broad application prospect.     

CuSnTiNi钎料真空钎焊金刚石

采用两种不同比例CuSnTiNi混合单质金属粉,对金刚石在1 040℃保温5 min进行了真空钎焊试验.利用SEM,EDS及XRD对金刚石焊后界面微结构和钎料的微观组织进行了测试分析.结果表明,适合钎焊金刚石的活性成分为BCu70Sn15Ti10Ni5（质量分数,%）,该钎料能够在钎焊时首先合金化,在金刚石表面形成了断续的TiC,实现了金刚石的高强度连接,金刚石的热损伤较小,钎料组织由α-Cu固溶体、δ-Cu₃₁Sn₈等相组成,该钎料显微硬度为130~180 HV0.1,比CuSnTi有较高的硬度.