CSB-2预合金粉质量分数和烧结温度对热压富铁基胎体力学性能的影响

热压富铁基金刚石钻头具有成本低、钻速高的优点,已在钻探中广泛应用。对比相同的热压富铁基胎体配方,通过测试试样的致密度、显微硬度、抗弯强度和抗冲击韧性,研究CSB-2预合金粉质量分数和烧结温度对金刚石钻头胎体力学性能的影响。试验结果表明:添加CSB-2预合金粉的胎体性能均比单质混粉胎体性能好。随CSB-2质量分数的增加,胎体的致密度、显微硬度、抗弯强度和抗冲击韧性分别最大提高了7.68%、27.99%、94.43%和312.82%;同时,胎体粉末预合金化有利于降低胎体的热压烧结温度;为获得良好的应用效果,CSB-2质量分数应大于30%,且最佳烧结温度为940~980℃。      

新型铁铜合金粉体材料及性能研究

为改善铁基胎体粉末在金刚石工具制造时的应用情况,通过力学实验,研究新型铁铜合金粉体材料对金刚石工具胎体抗弯强度和切割性能的影响。实验结果显示:较单质混合粉体材料,新型铁铜合金粉体材料的烧结温度略微降低;胎体在870℃时获得高的抗弯强度,为334.85 MPa,比单质混合粉高出11%;烧结硬度为61.72 HB,高于混合粉末12%。铜元素的预合金化行为和更为均匀弥散的分布,使金刚石工具胎体材料强度提高显著,切割性能大幅度上升,通过对相同配方单质混合粉末和新型铁铜合金粉末胎体材料切割性能的比较发现,新型铁铜合金粉体材料锋利度提高20%。     

FeNiCo预合金粉末的烧结特性及其在金刚石绳锯中的应用

通过多金属电解法制备FeNiCo预合金粉末,采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对预合金粉末及其烧结体进行形貌观察和物相分析,研究FeNiCo预合金粉不同温度烧结时烧结体的力学性能和磨损性能,并探讨其在金刚石绳锯中应用的可行性。结果表明:制备的FeNiCo预合金粉一定程度上实现合金化,粉末呈不规则状,粒度较细;FeNiCo预合金粉在800~840℃烧结时,烧结体硬度最大值为107.6 HRB,三点抗弯强度最大值为1638.3MPa,致密度最大值为96.2%,磨损质量损失为0.498~0.555g,烧结温度适应性较好。采用FeNiCo预合金粉为主要胎体成分制作金刚石绳锯锯切硬质石材时,切割效率为8.6 m~2/h,工具寿命为11.3 m~2/m,具有较好的综合使用性能。     

烧结温度对CuZnSn13粉末烧结体组织和性能的影响

分别选用CuZnSn13雾化预合金粉末和Cu、Zn、Sn单质机械混合粉末为原料,通过热压烧结法制备CuZnSn13合金,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等手段对烧结组织进行分析,运用排水法、洛氏硬度计和万能试验机测试致密度、硬度和抗弯强度。结果表明:相同烧结条件下,两种烧结体主要组成相基本相同;但是,和单质机械混合粉烧结体相比,预合金粉烧结体中固溶相更多,并存在少量硬脆相Cu₆Sn₅和Cu₆₁Zn₃₉相,组织更加均匀细小;两种烧结体随烧结温度的升高,致密度、硬度和抗弯强度整体呈上升趋势,但预合金粉烧结体的性能随温度变化幅度不明显。      

Cu–Sn预合金粉造粒工艺对金刚石工具性能的影响

为了研究造粒工艺对Cu–Sn预合金粉金刚石工具性能的影响,添加不同种类、不同含量的造粒剂进行实验,并将相同条件下制备的造粒粉末进行不同温度的脱蜡处理,测试热压烧结制备的金刚石工具试样的力学性能。实验结果表明:KCP–1700是本实验中最适用的造粒剂;添加不同种类的造粒剂均使试样的力学性能降低;当混合粉中造粒剂含量超过130mL/kg时,试样力学性能下降幅度显著增大;400℃脱蜡处理基本可将造粒剂完全分解,使造粒粉末既能满足冷压工艺要求,又能满足烧结后的力学性能要求。     

预合金粉结合剂真空无压烧结制备金刚石工具

以Fe₄₀Cu₄₀Co₂₀和Cu₈₀Sn₂₀预合金粉为结合剂,采用真空无压烧结制备金属胎体样品,并与相同烧结工艺下的金属单质粉结合剂烧结样品进行对比。用扫描电子显微镜、洛氏硬度计、阿基米德排水法对所得样品的微观形貌、硬度和相对致密度进行对比分析。研究发现:随温度升高,两类样品的致密度和硬度均先增大后减小;当烧结温度达到860℃时,致密度和硬度均达到最大值。预合金粉在860℃下烧结所得样品的相对致密度比同条件下烧结的金属单质粉样品的提高5%,硬度提高HRB 7 MPa。因此,在达到同等级性能的前提下,预合金粉真空烧结所得样品的烧结温度更低,可有效避免在高温条件下金刚石的强度和质量损失。      

高纯W-Si合金粉的研制

以高纯W粉、Si粉为原料,在真空环境下进行高温预合金化处理,制备了高纯W-Si合金粉。通过优化,确定了最佳预合金化温度为1000℃;合金粉中,单质W相消失,生成WSi2相。粉末粒度呈单峰分布,d50为21.037μm,d90为50.905μm,纯度可达到99.995%以上。采用合金粉烧结的磁控溅射靶材的微观组织、成分均匀分布,解决了W-Si靶材成分难以均匀的难题。     

超高压水雾化制备预合金粉末在金刚石工具中的应用（英文）

采用超高压水雾化工艺制备金刚石工具用铜基、铁基、钴基预合金粉末,并对超高压水雾化法、常规水雾化法以及单质金属机械混合粉末制备的金刚石工具烧结节块的力学性能、胎体对金刚石的把持力、空白与含金刚石胎体烧结节块的断口形貌进行测定、比较与分析。结果表明:超高压水雾化预合金粉末烧结节块的相对密度、硬度和抗弯强度等力学性能有显著提高。超高压水雾化预合金粉末烧结节块断口形貌为韧性断裂,预合金粉末与金刚石之间除具有机械嵌镶力外,还存在化学结合力,胎体粉末材料对金刚石的把持能力明显增强。采用超高压水雾化预合金粉末可大大改善金刚石制品胎体的力学性能与使用寿命。     

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.     

国内外预合金粉末在金刚石工具中的应用

预合金粉末由于每个粉末颗粒都包含组成合金的各种金属元素，其共熔点比合金中单元素熔点低，因此预合金粉末具有成分均匀，烧结温度低等优点，从而引起了广泛的重视。本文介绍了金刚石工具用预合金粉末制造方法及特点，国内外预合金粉末产品性能及应用，在此基础上展望了未来预合金粉的发展趋势。     

铜磷预合金粉在金刚石工具中的应用

在金刚石工具中添加铜磷预合金粉,热压烧结过程中铜磷预合金粉瞬时液化对铁铜基础粉形成钎焊连接,烧结体的致密度、硬度、强度均得到提高。铜磷预合金粉改善单质铁粉和铜粉的润湿性和结合力,并在晶界处生成脆性化合物,增加烧结体的脆性,提高了金刚石工具的锋利度,在金刚石工具行业中具有广阔的应用前景。      

掺钙的铬酸镧粉末制备工艺及烧结性能研究

采用固相法在不同工艺条件下烧结合成了掺钙的铬酸镧(La1-xCaxCrO3)粉末。对粉末进行了X射线衍射分析，用扫描电镜对烧结后试样的微观形貌进行观察，分析了钙含量及合成条件对试样晶体结构及烧结性能的影响。研究发现，微量钙的加入对晶体结构影响较小，但明显促进烧结致密化；随着粉体合成温度升高，烧结试样断面收缩率略有增大。合成温度决定粉体相结构，合成反应在1h内基本完成，延长合成时间对品体结构的影响不大。     

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。     

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。     

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。     

SPS烧结诱发自蔓延反应制备Ti_3SiC_2-金刚石复合材料

采用3Ti/Si/2C单质粉末为结合剂原料,添加适量的金刚石,通过放电等离子烧结诱发自蔓延反应快速制备Ti_3SiC_2-金刚石复合材料。研究保温时间对复合材料的基体构成和显微形貌的影响。结果表明:3Ti-Si-2C试样经SPS加热,在1170℃左右发生自蔓延反应,形成Ti_3SiC_2相;产物的主要生成相为Ti_3SiC_2、Ti5Si3和TiC;在1500℃得到的试样中,Ti_3SiC_2含量较高,原料反应较充分;在1500℃烧结含金刚石质量分数10%的粉末,得到的试样主相为Ti_3SiC_2与TiC,同时含有少量的Si、SiC与金刚石;保温1min后得到的试样中Ti_3SiC_2含量较高,Ti_3SiC_2相发育成板条状晶粒,与金刚石结合良好;保温5min后得到的试样中Ti_3SiC_2含量较低,基体主要由大量的TiC颗粒组成,同时金刚石发生严重石墨化,与基体间形成了较厚的过渡层。     

预合金粉对粉末冶金NiFe18.5Al25合金性能的影响

将元素Ni、Fe和Al粉以摩尔比56.5-18.5-25配料,分别按元素粉末高能球磨(300 r/min, 12 h)、元素粉末直接干混、50%元素粉+50%预合金粉末干混3种方式混料;混料在500 MPa的压力下压制成形,1 280 ℃下烧结;对合金烧结态进行相对密度测定、力学性能检测、X射线衍射分析(XRD)和断口形貌观察.结果表明:50%元素粉+50%预合金粉制备的合金性能最好,密度可达到6.61 g/cm3(相对密度94.8%),烧结态抗拉强度可达到868 MPa,说明元素粉末中添加的预合金粉可以控制烧结过程,提高合金的烧结密度,同时增强合金的力学性能.     

FeCoCu预合金粉末含量和烧结温度对碳化钨基钻头性能的影响

为提高钻头胎体耐磨性与地层研磨性的适应性,提高钻头自锐能力,选取FeCoCu预合金粉作为胎体成分,对胎体性能进行研究。在碳化钨基胎体中添加FeCoCu预合金粉末,调节金刚石钻头胎体中FeCoCu粉末与WC粉末的配比关系,并在不同的烧结温度下烧制试样,寻找FeCoCu含量和烧结温度对胎体性能的影响规律。试验结果发现：随着FeCoCu含量的升高,胎体的相对致密度、洛氏硬度、抗弯强度和耐磨性随之降低;烧结温度对相对致密度、洛氏硬度、抗弯强度的影响幅度小,对胎体耐磨性的影响幅度大,最大变化幅度达到310%。FeCoCu预合金与烧结温度的耦合作用下,胎体的耐磨性变化存在较宽的调节区间,可通过二者组合的变化,调节胎体耐磨性,提高胎体对地层的适应性。     

烧结方式对CoCrNi中熵合金组织及力学性能的影响

采用机械合金化法（MA）球磨制备CoCrNi中熵合金原料粉末，结合放电等离子烧结（SPS）或高真空烧结制取CoCrNi中熵合金，研究了球磨时间以及退火对CoCrNi中熵合金原料粉末微观形貌、颗粒尺寸及相结构的影响规律，对不同烧结方式制备的合金块体进行微观结构及力学性能研究。结果表明：随着球磨时间的延长，各单质粉末颗粒尺寸不断减小并逐渐融合，在球磨25h后，原料粉末主要为FCC固溶体结构，还有少量的BCC相；在后续烧结过程中，少量BCC相发生相转变，组织中只有FCC相结构；退火烧结样品的弹性模量为6.57GPa，是真空烧结的1.55倍，屈服强度为279.28MPa，与真空烧结后样品的屈服强度相当，退火烧结的延伸率为35.97%，明显大于直接真空烧结；SPS烧结的块体合金表现出高达793.72MPa的屈服强度和61.08%的塑性应变，且维氏硬度达到399HV，与其它两种烧结方法相比，SPS在实现HEAs快速低温烧结方面更具潜力。     

高Sn含量Cu–Sn预合金粉热压烧结行为及性能的研究

为了研究烧结工艺对高Sn含量Cu-Sn预合金粉金刚石工具性能的影响,通过正交实验,采用极差分析方法确定各因素的影响显著性和优化参数组合,并借助SEM、金相显微观察、力学性能测试等方法对比分析实验结果。结果表明:烧结试样密度、硬度、耐磨性的影响因素大小为烧结温度保温时间保压压力;抗弯强度的排序则为烧结温度保压压力保温时间;烧结工艺参数为440℃、180s、10 MPa时性能最佳,可作为最优化参数组合。