金刚石工具胎体预合金粉末制取与应用

预合金粉末是采用多种金属熔炼成低熔点合金后再喷制成的粉末,其制取可以用雾化法和湿法冶金等工艺生产.文中介绍了气体雾化法预合金粉末的工艺过程;描述了湿法冶金制取预合金粉末的工艺流程.分析了预合金粉末胎体金刚石工具的优点,说明了国外预合金粉末技术现状和发展趋势,剖析了国内预合金粉末及工具的研究情况,探讨了金刚石地质钻头胎体用预合金粉末的制取和实际应用情况,研究了切割花岗岩的预合金粉末胎体金刚石锯片.     

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.     

金刚石锯片干湿切对比试验研究

试验采用Ф105mm小尺寸金刚石锯片在干切和湿切两种工作条件下锯切瓷砖，结果表明，对于小尺寸锯片，加水切割的切割效率高于不加水切割，而寿命较不加水切割时低。本文从干湿切条件下单颗金刚石刻岩效率及单颗金刚石所受力矩两个方面分析产生这种差异的原因，通过分析：湿切时单颗金刚石单次刻取岩石的体积及其所承受的力矩是干切的数倍，金刚石的工作寿命较干切低。在排粉较畅通的条件下，冷却液不能够同时提高锯片的切割效率和工作寿命。     

预合金粉在金刚石工具中的应用研究

预合金粉的品种繁多,性能可设计、调节范围极其广大,适用于多种金刚石工具,满足各种使用条件,可用于多种生产工艺流程,用户只需通过调节金刚石的品级、浓度、粒度,即可调配出各种用途性能的胎体,节省金刚石制品的研发费用,节约能耗,提高生产效率。实验结果表明:预合金配方粉可提高胎体抗弯强度18%,扩大了烧结温度的范围,提高了锯片切割寿命48%。     

废旧资源再造SB-1预合金粉在金刚石烧结锯片中的使用初探

本文以合成金刚石后的触媒废料为原料,添加一定的金属成分经过电解沉积,制备成SB-1预合金粉末。对SB-1粉末进行了形貌分析,对添加了SB-1的胎体粉末进行了冷压和热压试验,并进行了刀头切割对比试验。结果表明,SB-1预合金粉料可以明显提高胎体对金刚石的把持力,大幅度提高锯片的切割性能。特别是在切割厚板时优势更明显。文中还从降低生产成本、清洁环境等方面进行了分析对比。     

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.     

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。     

金刚石胎体Cu-Fe-Sn-Ce预合金粉的研究

为了改善铜基胎体金刚石锯片的切割性能,用雾化法制备了Cu-Fe-Sn-Ce预合金粉,该预合金粉形状为球状,粒径大约为5～15 μm.用粉末冶金法制备了Cu-Fe-Sn-Ce预合金粉金刚石刀头,研究了Cu-Fe-Sn-Ce预合金粉对金刚石圆锯片刀头的硬度、抗弯强度及切割石材寿命的影响;利用扫描电子显微镜(SEM)对金刚石与金属胎体之间的粘结状况及金属胎体的微观结构进行了分析.结果表明:稀土元素加入金属胎体中,有利于Cu-Fe-Sn胎体抗弯强度和硬度的提高.铜基胎体Ⅱ在Ce的含量达到1.5%时抗弯强度达到最大值(477.65 MPa),硬度也达到最大值(102 HRB);从显微分析发现,Ce容易在金刚石与胎体界面处富聚,从而有利于提高胎体材料对金刚石的粘结强度.切割石材万年青和635石材试验表明:在切割寿命相当的情况下,与未含稀土Ce元素刀头的金刚石锯片相比,金刚石脱落度降低6.3%,金刚石锯片的切割速度分别由3.06 m/min和3.5 m/min提高到3.9 m/min和4.05 m/min.     

水雾化预合金粉在加工混凝土锯片中的研究与应用

研究了水雾化预合金粉,测试不同的预合金粉胎体成分配比以及烧结工艺,提高胎体对金刚石的把持力,提高锯片的切割效率,保证切割寿命。     

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。     

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。      

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.     

预合金粉含量对铁基胎体微观组织及性能的影响

研究添加2%、6%、10%和14%质量分数的CuZnSn预合金粉,对金刚石陶瓷磨边轮铁基胎体热压烧结组织、物相组成及力学性能的影响。结果表明:不添加预合金粉烧结的铁基胎体主要包括灰白色、浅灰色和深灰色3种组织,存在的物相主要为γ-Fe、(Cu, Sn)和(γ-Fe, Ni)固溶体以及Fe₄Cu₃、Cu₄₁Sn₁₁、Ni₄Sn等金属间化合物;加入预合金粉后,烧结工艺相同时,胎体中灰白色组织面积明显减少,浅灰色组织面积增加,深灰色组织面积变化不明显,除上述物相外,还出现了Cu_0.61Zn_0.39和CuZn₂物相。随着CuZnSn预合金粉含量增加,铁基胎体的致密度、硬度、抗弯强度均呈先增大后减小的趋势,而磨损量则呈先减少后增加的趋势;在CuZnSn添加质量分数为6%时,分别达到最大值99.8%、104.4 HRB、947.2 MPa和最小值0.272 5 g。添加适量CuZnSn预合金粉可以增加铁基胎体的液相量,改善粉体流动性,提高胎体性能,添加过量则会降低其综合性能。      

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。      

P元素加入形式对铁基金刚石工具胎体组织性能的影响

以常用的CuP8,FeP24两种预合金粉作为研究对象,运用SEM,EDS,硬度和抗弯强度等研究分析手段,研究了以不同形式加入P元素对铁基金刚石工具胎体组织性能的影响. 结果表明,烧结后胎体组织由α-Fe、含铁固溶体(Cu)、Fe₃C化合物组成,加入FeP24的烧结胎体中还存在Fe₂P和FeP化合物. P元素加入形式对胎体性能影响显著,向胎体中加入CuP8,P元素几乎全部脱离CuP8进入铁基体,相比于加入FeP24的胎体,P元素分布更均匀,胎体硬度、抗弯强度等性能指标均有提高. FeP24在热压过程中会产生微裂纹,这些微裂纹可能成为基体的裂纹源而降低胎体的抗弯强度. 因此,选用CuP8预合金粉更有利于获得高性能铁基金刚石工具胎体.     

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。     

Characterizations and mechanical properties of impregnated diamond segment using Cu-Fe-Co metal matrix

Diamond impregnated Cu-Fe-Co based saw-blade segments are directly processed by vacuum and pressure-assisted sintering at different temperature,with the purpose of reducing the cobalt content in diamond tools.Copper and iron are used as the bonding elements and cobalt-chrome pre-alloyed powder is used as the hardening phase.Effects of sintering temperature on microstructures and mechanical properties of the sintered matrix and diamond graphitization were investigated by X-ray diffraction analysis,electron probe micro-analyzer,universal testing machine,digital Rockwell hardness tester and Raman scattering analyzer.Results showed that microstructures of the sintered matrix were refined and porosities in the sintered matrix were closed to a more spherical-like shape with the increase of the sintering temperature.Densification,hardness and tensile strength of the matrix sintered at 820 ℃ were 12.75％,2.72％ and 156.38％ higher than that of the matrix sintered at 740 ℃,respectively.Diamond graphitization was not occurred at 820 ℃.The hardness and the tensile strength rose 32.8％ and 13.5％,respectively,after 7.5 h ageing treatment.The matrix densification ascent and the dispersed distribution of Co-Cr pre-alloyed powders contributed a hardness improvement and a tensile strength improvement to the Cu-Fe based matrix.     

一种低成本高性能钢筋混凝土金刚石绳锯的研制

研究了新型超细预合金粉末和橡胶硫化工艺对钢筋混凝土金刚石绳锯的成本和性能的影响。通过新型超细预合金粉末的应用,橡胶硫化工艺的优化,研发并制作出一种低成本高性能的钢筋混凝土金刚石绳锯。用该绳锯对高钢筋含量（钢筋截面积/梁截面积>0.09）的混凝土梁进行切割测试,并对结果进行分析。结果表明,该金刚石绳锯锋利度好,寿命长,切割速度可达2.0~2.8 m2/h,使用寿命可达2.7~3.3 m2/m,处于行业内领先水平。      

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。