中国金刚石的发展及其性能研究

近年来, 中国合成金刚石年产约20亿ct, 已跃居世界第一。合成金刚石压机绝大多数为中国自主开发的独具特色的铰链式六面顶压机, 目前正向大吨位、高精度、程控方向发展。沿用多年的片状触媒与片状石墨合成工艺正和粉状触媒与粉状石墨合成工艺齐头并进地发展。此前, 中国金刚石的质量有了大幅提高, 某些品牌的金刚石的冷冲指数(TI)和热冲指数(TTI)与国外同类产品相当。影响金刚石性能的残留触媒质量分数为0.1%~0.4%, 其成分与合成金刚石所用触媒成分相近, 残留触媒形状不一, 本身不致密, 与金刚石之间有间隙, 对金刚石强度性能产生影响是由于金刚石与残留触媒之间存在界面反应。     

人造金刚石抗压强度检测中样本容量的研究

在人造金刚石抗压强度检测过程中，我国现行标准JB/T7988.1-1999规定取样40粒。本文利用国内具有代表性的4种锯用金刚石，分别按照40粒，60粒，80粒进行了多次取样检测。结果表明增大样本容量能够有效地鉴定金刚石的牌号，随着我国检测仪器自动化程度的提高，建议在金刚石抗压强度检测中每次取样80粒进行。     

镍粉的高压水雾化制备及其在碳化钨增强PDC钻头中的应用

采用高压水雾化法制备PDC钻头胎体用镍粉,利用碳硫仪、氧氮仪、扫描电镜、粒度分析等测试手段分析雾化工艺对粉末性能的影响,同时分别采用普通水雾化制得的不规则镍粉与本试验制得的镍粉以无压浸渍工艺制备了胎体材料,并对其性能进行了分析.结果表明,当雾化温度为1600℃、雾化压力40 MPa时,制备的镍粉的氧含量为0.21％,碳含量为0.05％;粉末多数为近球形,其表面较为光洁;-38 μm镍粉主要分布在8～40 μm,其D50为20.1 μm;其松装密度为3.75 g/cm3,振实密度为5.26g/cm3;以本试验制得的镍粉制备的胎体材料致密,其抗弯强度和冲击韧性分别为780MPa和5 J/cm2.     

内生枝晶相体积分数可控的钛基非晶复合材料

采用直接调控增塑相摩尔分数的方法成功制备了系列含有bcc枝晶相的(Ti32.8zr30.2Ni5 3Cu9Be22 7)100-s(Ti61 5-Zr36 4Cu2.1)x(x=10—95)非晶复合材料.采用xRD,SEM和DSC等方法研究了不同x值下枝晶相的体积分数以及形貌的变化规律,并利用TEM研究了内生枝晶相的结构和两相界面结构.结果表明,在Ti32 8Zr30 2Ni5 3Cu9Be22 7合金中直接添加不同量的Ti61 5Zr36.4Cu2.1合金能够有效地控制内生枝晶相的析出量,获得界面结合良好的非晶复合材料,且枝晶相的尺寸及体积分数与x值成正比.室温压缩实验结果表明,当x>30时,复合材料的塑性变形能力可得到明显改善.x值越大,枝晶相体积分数越高,复合材料屈服强度越低,塑性改善效果越明显.不同体积分数的复合材料均表现出明显的加工硬化现象.当x=90时,复合材料的塑性变形量达到14.4%,断裂极限强度达1917 MPa.     

金刚石镀钛层的研究

优良的金刚石镀层可以实现金刚石与胎体的冶金包镶。本文对金刚石镀钛层进行了俄歇(Auger)和X射线衍射(XRD)分析。俄歇分析测定的镀层厚度约3 900,与增重推算的镀层厚度十分相近。俄歇分析钛与碳原子百分浓度66∶33,落在以TiC为基固溶体单相区。XRD分析镀层为TiC,这说明镀钛层是钛与碳原子比可变的TiC为基的固溶体,不存在单独钛的附着层,这对金刚石工具的冶金包镶是有利的。     

气雾化法(Fe_(1-x)Co_x)_(93.5)Si_(6.5)软磁合金粉末的显微组织与磁性能

采用气雾化法制备了(Fe_(1-x)Co_x)_(93.5)Si_(6.5)(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07,0.1,wt%)系列合金粉末,利用扫描电镜、X射线衍射仪和振动样品磁强计等分析检测手段研究了合金粉末显微组织和磁性能。结果表明,气雾化合金粉末球形度好,表面光洁,组织均匀,合金为单一的α-Fe(Si)相;掺杂Co元素不改变Fe_(93.5)Si_(6.5)合金粉末显微结构,但提高了合金比饱和磁极化强度。当x=0.1时,合金粉末比饱和磁极化强度σ_s达到最大值219.26 A·m~2/kg,其原因为Fe-Co原子间的交换耦合作用使得单原子波尔磁矩达到最大。粉末矫顽力随Co含量的增加单调递增,这主要归因于Co原子磁晶各向异性常数K_1远大于Fe,导致其矫顽力增大。总体而言,(Fe_(0.9)Co_(0.1))_(93.5)Si_(6.5)合金粉末磁性能较优异。     

水气联合雾化法制备的非晶纳米晶FeCuNbSiBC粉末

采用水气联合雾化法制备FeSi4.5B0.3Cu1.5Nb9.5C0.04非晶纳米晶合金粉末,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)和LCR数字电桥等分析检测手段对试样进行表征.结果表明,水气联合雾化非晶粉末粒度分布合理,球形度较好且表面光洁,组织结构均匀,雾化粉末为单一的非晶结构;FeSi4.5B0.3Cu1.5Nb9.5C0.04非晶合金能较好地通过晶化退火获得具有良好软磁性能的―非晶+纳米晶‖双相组织结构.FeSi4.5B0.3Cu1.5Nb9.5C0.04非晶纳米晶在100 kHz、Bm=100 mT条件下,铁损Ps<500 mW/cm3,综合软磁性能优异,适用于规模化生产.     

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。     

孕镶金刚石工具中金刚石与胎体间机械包镶力的研究

孕镶金刚石工具中，胎体对金刚石的包镶力来自金刚石与胎体间的冶金反应造成的冶金包镶力以及金刚石与胎体间的机械包镶力。本文研究了机械包镶力产生的原因和计算方法，计算了常用胎体所产生的机械包镶力的大小为380～560MPa。通过测定胎体的弹性模量表明，提高胎体弹性模量42％，不考虑胎体的相变，即可增大机械包镶力47％。     

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。