制粒剂对无压烧结金刚石工具胎体的性能的影响

为了研究制粒工艺对无压烧结金刚石工具胎体的性能的影响,实验将不同含量的制粒剂加入到合金粉末中通过无压烧结制备金刚石工具胎体试样块,研究了不同制粒剂含量对胎体力学性能的影响。结果表明：在烧结温度为875℃、保温时间为60min的无压烧结工艺下,添加不同含量的制粒剂对胎体的烧结力学性能有着重要的影响。随着制粒剂含量增加,胎体的力学性能都是逐渐下降的。     

一种新型焊接剂对金属胎体性能的影响研究

通过在同一金属胎体配比中加入不同含量新型金属焊接剂,制作成40×5×10（mm）金属结块并在K型SiC砂轮上进行磨损对比测试研究,分析了不等含量的金属焊接剂加入对金属胎体各性能的变化影响,通过与原金属胎体对比研究发现,加入新型焊接剂的金属胎体抗折强度更高,对金刚石的把持力更好,金刚石工具的寿命更长。     

金刚石工具胎体技术的发展至今可划分为三个阶段

第一个阶段是用单质粉作胎体加金刚石采用机械混料的工艺制作金刚石工具。这种工艺容易产生成分偏析；烧结温度高，容易造成金刚石石墨化，降低金刚石的强度。由于各种胎体材料是机械结合，没有充分合金化，胎体对金刚石的包镶效果差，很难生产高档产品。第二个阶段是采用预合金粉作胎体加金刚石混料的工艺制作金刚石工具。这种工艺由于胎体材料得到充分合金化，烧结温度低，不会降低金刚石强度，避免了成分偏析，     

金刚石钎焊（下）

金刚石磨料主要靠机械夹持力把持在金属（烧结或电镀）胎体中。由于这一弱点,在切割过程中,金刚石不可避免地会从胎体中脱落或掉出。此外,金刚石突出高度较低,故金刚石工具的切割速度受到限制。而且,金属胎体和工作对象（被切割岩石）相互磨擦,将会导致金刚石和其它材料的热损伤,而且工作的功率消耗将增加。金刚石采用钎焊的办法牢固地把持在金属胎体中,可形成强力的化学结合,金刚石磨料的突出高度将成倍提高,而不会从胎体中脱落或碎裂。因此,金刚石工具的切割速度将会成倍提高。当钎焊料熔融时,碳化物形成物将向金刚石方向迁移而在界面上形成碳化物。这种反应可能过分而使金刚石质量明显下降。此时,可能需要对金刚石进行镀覆以便缓和与控制这种反应。当金刚石钎焊在基体的表面时,熔化趋向于将金刚石聚集在一起,可促使钎焊层局部加厚。这种金刚石晶粒的成簇聚集将降低金刚石工具的切割效率。一种金刚石矩阵有序排列设计（grid）是必要的,它可保持钎焊层具有均匀的厚度。因此钎焊合金可控熔融,可使每一粒金刚石晶体周围形成较缓的坡度。这种整体均匀焊层的支承可使金刚石工具高速有效切割,而功率消耗较低。     

金刚石钎焊（上）

金刚石磨料主要靠机械夹持力把持在金属（烧结或电镀）胎体中。由于这一弱点,在切割过程中,金刚石不可避免地会从胎体中脱落或掉出。此外,金刚石突出高度较低,故金刚石工具的切割速度受到限制。而且,金属胎体和工作对象（被切割岩石）相互磨擦,将会导致金刚石和其它材料的热损伤,而且工作的功率消耗将增加。金刚石采用钎焊的办法牢固地把持在金属胎体中,可形成强力的化学结合,金刚石磨料的突出高度将成倍提高,而不会从胎体中脱落或碎裂。因此,金刚石工具的切割速度将会成倍提高。当钎焊料熔融时,碳化物形成物将向金刚石方向迁移而在界面上形成碳化物。这种反应可能过分而使金刚石质量明显下降。此时,可能需要对金刚石进行镀覆以便缓和与控制这种反应。当金刚石钎焊在基体的表面时,熔化趋向于将金刚石聚集在一起,可促使钎焊层局部加厚。这种金刚石晶粒的成簇聚集将降低金刚石工具的切割效率。一种金刚石矩阵有序排列设计（grid）是必要的,它可保持钎焊层具有均匀的厚度。因此钎焊合金可控熔融,可使每一粒金刚石晶体周围形成较缓的坡度。这种整体均匀焊层的支承可使金刚石工具高速有效切割,而功率消耗较低。     

金刚石工具胎体材料机械性能的概述

金刚石具有高硬度、高强度、高耐磨性等一系列优异特性,被广泛地用来制备金刚石工具。金刚石工具工作寿命和性能的一个重要指标就是金刚石在金刚石工具中的把持强度,其在实际工作中的使用效果在很大程度上取决于胎体材料的性能。文章从固结温度、掺杂、金刚石表面涂层等几个方面对胎体材料机械性能的影响进行了概述,其中包括硬度,屈服强度,弯曲强度和冲击强度。最后指出了金刚石工具胎体材料性能研究存在的问题,并提出了解决对策,为胎体材料的设计提供了理论指导。     

金属粉料预压块的还原处理对金刚石工具胎体性能的影响

以铁基粉末为金刚石工具胎体材料,采用＂预压-还原-热压烧结＂和＂预压-热压烧结＂工艺制备烧结体。采用氧含量测定仪检测了预压块和还原块的含氧量,采用扫描电子显微镜（SEM）观察了烧结体的微观形貌,研究了铁基粉末预压块的还原处理对胎体体积密度、洛氏硬度、抗弯强度和耐磨性等性能的影响。试验结果表明：经过还原处理后,还原块的氧含量明显降低,获得的烧结体组织更加致密,其性能也优于未处理过的。     

金刚石工具的高真空钎焊

在金属结合剂金刚石工具中 ,除了烧结和电镀法制作的工具 ,钎焊工具的使用正日益增多。这种工具的性能一般介于烧结工具和电镀工具之间 ,在对金刚石工具进行高真空钎焊时 ,随着润湿过程的进行 ,可以观察到金刚石磨粒的碳化现象。如果比较烧结金属结合剂和电镀金刚石两种砂轮的寿命 ,在加工石材时 ,烧结工具的寿命是电镀工具的3到 4倍 ,但这种工具也有缺点 ,他们不仅所用的金刚石量多 ,而且由于较小的容屑空间 ,限制了切割速度。在相同的工作条件下 ,钎焊金刚石工具的寿命可达到烧结工具寿命的 5 0 %～ 70 % ,和电镀工具一样 ,钎焊工具所使用…     

金刚石工具粉末胎体热硬性问题探讨

文章阐明了红硬性与热硬性不同概念的界定,并讨论金刚石工具胎体与高速工具钢热硬性的不同差异。指出影响金刚石工具胎体性能的应该是热硬性而不是红硬性。胎体硬度高低的单一指标,不能表征粉末胎体的耐磨性。而在高温下表征的胎体热硬性是影响胎体耐磨性和金刚石包镶能力的重要因素。随着对胎体热硬性的深入研究和认知,热硬性有望成为业界公认的金刚石工具粉末胎体的重要性能指标。     

提高胎体耐磨性技术

通过对金刚石薄壁钻头大量模拟试验数据进行分析对比，并对胎体耐磨性理论的论述，阐明了加入细粒度金刚石可以有效地提高金刚石工具胎体的耐磨性，从而提高其使用寿命，而工作效率不受影响甚至有所提高。     

纳米陶瓷结合剂超硬磨具的制造工艺

纳米陶瓷结合剂是一种新型的超硬磨具结合剂,采用它能显著降低磨具烧结温度,大幅度提高制品的强度、韧性和耐磨性,且气孔可控,为陶瓷结合剂的应用开拓了一个崭新的领域。文章阐述了纳米陶瓷的性能及应用。结果表明：纳米陶瓷结合剂抗折强度高于100MPa,经过烧结,纳米陶瓷结合剂与金刚石和cBN超硬磨料润湿性良好、结合力大,在烧结过程中与超硬磨料不发生反应、不腐蚀损伤超硬磨料。成功用于磨削PCD复合片的金刚石陶瓷砂轮。     

高压下烧结温度对金刚石复合片耐磨性的影响

文章恒定合成压力,在不同的烧结温度和不同的烧结时间合成金刚石复合片,并测定磨耗比。随后在750℃空气下处理后再测磨耗比。通过检测发现：磨耗比随着烧结温度的升高先增大后减小。不同的烧结时间合成的金刚石复合片也有类似的变化规律。低温下或短时间内合成的复合片高温处理后磨耗比反而增大,而高温或长时间合成的反而减少。因此认为在T4温度下烧结13min是本实验最合理的烧结工艺。对于不完全烧结的金刚石复合片高温处理后磨耗比的增大可能是二次再烧结的原因。     

锯切用节块中镀膜金刚石的效果评价

通过测量节块抗弯强度、节块在锯切过程中的耐磨性能以及锯切力比，研究了金刚石表面镀覆Ti—Cr合金对节块性能的影响。研究表明，相对于不镀覆的金刚石，镀覆金刚石使节块的抗弯强度和耐磨性能均有不同程度的提高。但是节块的抗弯强度与耐磨度并无单调对应关系。由于金刚石表面镀覆改善了结合剂对金刚石的把持和金刚石的出露状态，切削阻力降低，切向力与法向力的比值减小。     

机械合金化Fe基预合金粉末对金刚石刀头性能的影响

探索了Fe-Cu-Ni-X（X=W、Mo、Ti、C、B4C）系粉末的机械合金化工艺,及其对热压烧结金刚石刀头强度和硬度的影响。发现干法球磨20小时可以得到15μm的预合金粉末,除W、B4C之外,其它元素均可固溶入Fe中;经930℃热压烧结后,Cu又从Fe中析出,同时形成WC等硬质相;B4C可能在球磨过程中产生了部分非晶化,经高温烧结后又恢复了结晶态,B4C并未与W、Mo、Ti等合金元素反应形成金属硼化物;将80vol%机械合金化预合金粉末与20vol%的45/50#镀Ti金刚石颗粒均匀混合后,进行930℃热压烧结,随着B4C含量增加,金刚石刀头的硬度逐渐增大,而抗弯强度在1%B4C时达到最高值949MPa,硬度为HRB120.7。     

提高金刚石强化柱齿性能的研究

针对牙轮钻头制造行业对边楔形金刚石强化柱齿的需求及锥球形金刚石强化柱齿在耐磨性、外观、结合强度等方面的不足进行研究。采用烧结法合成边楔形金刚石强化柱齿,使用焙烧石墨模具,合理设计硬质合金基体,选用合适的工艺配方,研制成功了边楔形金刚石强化柱齿,为国内首创,平均磨耗比≥10万,满足了牙轮钻头厂家的要求。采用混合烧结法制作D-D结合的锥球形金刚石强化柱齿,平均磨耗比≥20万,比用烧结法制作的同类产品的耐磨性提高了一倍,外观质量得到明显改善。应用本研究成果生产的产品国内市场占有率达70%以上。