金属胎体对金刚石把持力的概述

把持力指的是胎体对金刚石颗粒的包镶能力,它能够直接定量地衡量金刚石颗粒在胎体中被牢固黏结而不脱落的程度,是影响金刚石工具使用性能和工作寿命的关键因素。我们从把持力的形成机制出发,介绍了把持力研究的重要意义以及提高把持力的方法。然后,分别介绍了定性分析法、抗弯强度分析法、弹性力学方程表征法、拉曼光谱分析法、抗拉强度试验法及张力环试验法等胎体对金刚石把持力的计算与评价方法。最后,总结了目前胎体对金刚石把持力研究存在的问题并给出了一些相应的建议。     

金刚石工具研究现状

本文简要介绍了金刚石工具胎体金属粉末、金刚石与金属胎体界面结合特性、以及添加活性元素在金刚石工具生产及开发研究中的现状及存在问题，为高性能金刚石工具生产及研制提供了一定的参考。     

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.     

稀土元素La对金属胎体/金刚石复合材料粘结性能的影响

研究了稀土元素Ｌａ对Ｃｕ基金属胎体／金刚石复合材料抗弯强度和粘结性能的影响。结果表明,试验条件下,金属胎体／金刚石复合材料的抗弯强度和粘结性能在Ｌａ含量为０．３２％时达到最大值,分析表明：稀土元素Ｌａ的加入可减少金属胎体中的孔洞等缺陷,改善金属胎体对金石的润湿性,从而可以提高复合材料的强度和粘结性能。     

孕镶钻头胎体对金刚石机械把持力的评价方法

传统的孕镶钻头胎体对金刚石的把持力来源于机械把持力。金刚石表面的残余压应力是评价胎体对金刚石机械把持力的重要指标。本文中,对现有的金刚石表面压应力计算方法进行比较和评价,发现经验公式、弹性力学方程表征公式的计算结果与实际值差别很大,公式形式不够合理,而基于弹塑性力学理论的力学计算公式与有限元数值模拟方法具有很好的有效性。对WC基金刚石复合材料烧结后的冷却过程分析发现,钻头胎体在烧结后的冷却过程中发生了塑性变形,金刚石颗粒周围形成塑性变形区域;塑性变形吸收了一部分能量,缓解了金刚石—胎体之间的热错配应力,释放了一部分金刚石表面的静压应力;冷却完成后,金刚石表面会产生残余压应力,而这种残余压应力是胎体对金刚石机械把持力的主要来源。      

W基串珠胎体配方的实验研究

通过正交实验设计和分析,配合相应的工艺条件,并通过电子显微镜(SEM)和电子探针(EMPA)等分析工具,研究了不同活化元素对W基胎体性能的影响以及胎体对金刚石的把持情况.结果表明:通过添加Fe、Ni、Sn等活化金属,可以使W基胎体的烧结温度降低到1 000℃以下,其中Ni和Fe元素的含量对W基胎体的致密度有显著影响,Fe元素含量的变化对胎体硬度有较显著影响;胎体中的W与金刚石发生化学冶金结合,较Co基胎体相比,提高了胎体对金刚石的包镶能力.     

电化学方法制备金刚石工具的胎体材料性能研究

金刚石工具因其超强的加工能力，在石材、地质、陶瓷、机械、电子领域被广泛应用，研究电镀用胎体材料性能对提高金刚石工具的使用寿命和加工效率具有重要意义。本文从胎体材料合金化、复合化和细晶化3个方面对近20年来有关电镀金刚石工具胎体性能改进方面的报道进行了综述，提出了目前胎体材料性能改进方面存在的问题，并对其今后研究的重点提出了展望和建议。      

稀土对金属基金刚石节块力学性能的影响

金属基金刚石工具结合剂中添加少量稀土元素可以细化胎体晶粒,净化金刚石与胎体界面,从而改善结合剂与金刚石的界面结合状态。本研究通过在不同类别金刚石节块中添加或不添加稀土元素,观察其力学性能的变化,并进行比较分析,探讨稀土元素对不同类别金刚石节块力学性能的影响机制。实验结果表明稀土元素对不同类别金刚石节块抗弯强度的影响较为显著,同时,在铜基中加入稀土元素,可以加强金刚石与周围胎体的结合状况,提高胎体对金刚石的把持力。研究成果将有利于促进和推广稀土在金刚石工具制造领域中的应用。     

铜基金刚石锯片机械性能提高途径的探讨

本文简要分析了目前铜基金刚石锯片在使用过程中存在的主要问题.从铜基胎体材料的强化,改善铜基胎体与金刚石之间的结合状况,以及改进铜基胎体烧结制度三个方面,探讨了提高铜基金刚石锯片机械性能的主要途径,并分析了各自的作用机制.就进一步提高铜基金刚石锯片的综合性能,提出了今后的研究方向.     

金刚石锯片失效分析和强化方法

本文分析了金刚石锯片刀头失效的主要原因。采用扫描电子显微镜、能谱仪、硬度仪、光学显微镜等手段对金刚石锯片的刀头材料、微观组织及其与锯片耐磨性进行研究。研究结果表明，通过添加微量稀土合金元素后，细化了胎体合金晶粒组织，改善了胎体与金刚石的结合状况，可使胎体金属对金刚石的包镶致密、把持力明显增大；添加富铈稀土和铬合金元素的锯片胎体耐磨性都有提高，其中添加富铈稀土效果尤为明显。多种添加物的添加，其对耐磨性的增加作用也有叠加，其中添加稀土与铬合金元素的锯片磨损系数降低，提高了胎体合金的耐磨性，使其耐磨率降低了20％。     

Investigation and improvement of wear nonuniformity of diamond tools in sawing granite

Sawing experiments were accomplished to discuss the wear characteristics at different parts of diamond tools in the process of sawing granite in this paper. Optical microscopy, scanning electron microscopy and 3D laser microscope were main detection means for the morphology of diamond tools. Synthetic investigation on the abrasion performance of segments was developed from aspects of the wear appearance of diamond particle and metal bond, the particle protrusion height and the residual height of segments. The results indicated that smaller residual height and larger proportion of macro-fractured and pull out crystal were exhibited at the front end of traditional diamond segment compared with the rear end. Morphology characteristics of diamond tools demonstrated different abrasion mechanism, flush erosion and cavitation was the main wear mechanism for the front end, while abrasive wear was the main wear mechanism for the rear end. Maximum undeformed chip thickness per diamond particle for the front end was larger than that of the rear end due to the existence of slot, the same was true for the load of single diamond particle. By reasonably matching of diamond particles and matrix bond, the abnormal failure efficiency of the diamond particles at the front of the segment was effectively reduced and the wear uniformity of the saw tooth surface was greatly improved. Suggestions on the design of diamond tools and test verification were put forward in the end.     

金属结合剂金刚石砂轮制造技术新发展

提高砂轮寿命和磨削效率是金属结合剂金刚石砂轮制造研究的关键问题。本文综述了金属结合剂对金刚石磨料把持能力增强、砂轮修整修锐能力改善两方面的进展，介绍了高温钎焊技术应用与砂轮地貌优化研究的成果，在分析现有技术缺陷的基础上，提出了以高温钎焊技术为核心结合砂轮设计思想的创新制造金属结合剂超硬磨料砂轮换代产品的思路和构想。     

金属结合剂金刚石工具研究进展

金刚石工具广泛用于天然石材、陶瓷、玻璃、混凝土、硬质合金等的磨削和切割,金属结合剂金刚石工具因具有良好的机械和热学性能而成为金刚石工具的主力军。随着新型陶瓷混凝土等加工对象的不断出现和变化,要求金刚石工具要持续改进,以提高其切削效率、减少自身磨损、同时降低其制造和使用成本。本文综述了人造金刚石颗粒的性能、不同类型金属结合剂的成分组成和基本性能、金刚石与金属结合剂的界面结合状态以及提高其结合强度的措施,并对金属结合剂金刚石工具的发展作了进一步展望。      

金属结合剂金刚石磨具的研究进展

本文介绍了各种金属结合剂的性能、主要配方体系和应用范围,概述了金属结合剂金刚石磨具的制备方法：烧结法、电镀法、单层钎焊法。重点综述了国内外改善烧结金属结合剂金刚石磨具中结合剂对金刚石把持力所采取的主要措施和最新研究进展,并对金属结合剂金刚石磨具的发展作了进一步展望。     

Simulation,forming process and mechanical property of Cu-Sn-Ti/diamond composites fabricated by selective laser melting

Metal bond diamond abrasive tools with complex structure and high wear efficiency will be widely used in the geological drilling and mechanical processing industries, but are difficult to manufacture by traditional technology. In this paper, selective laser melting (SLM), as one of the additive manufacturing technologies, was used to fabricate Cu-Sn-Ti bonded diamond abrasive composites. Simulations, experiments and characterization were carried out to obtain the appropriate SLM process parameters. Results indicated that the optimal SLM parameters were laser power of 260 W, scanning speed of 300 mm/s and layer thickness of 0.09 mm. Furthermore, the wear resistant performance of SLM sample was compared with hot-pressed sintered sample in terms of mass loss rate, wear morphology and bonding condition. Results showed that diamond particles were seriously pulled-out from hot-pressed sintered sample while this hardly occurred from the wear surface of SLM sample, which was benefited from higher amounts of TiC around the diamond. Consequently, the bonding force to diamond was effectively improved for SLM sample. Therefore, SLM method cannot only fabricated sample with complex structures, but also with better performance. This study provides a novel approach for forming metal bonded diamond tools by SLM in the future.     

自蔓延烧结金刚石磨头的性能研究

为研究自蔓延烧结工艺对金刚石磨头性能的影响,以高频感应加热诱发Al、Ti、Cu、Ni和Sn粉末自蔓延烧结,制备金刚石磨头,分析节块胎体的微观结构和金刚石与胎体结合剂间的结合情况,并实验研究金刚石磨头的加工性能。结果表明:高频感应加热可缩短自蔓延烧结的预热时间和反应时间,提高制备效率;Ni起关键作用,Ni元素缺失则无法发生自蔓延反应;金刚石磨粒与金属结合剂之间界面结合良好,C、Ti元素之间跨过界面发生了明显的扩散偏聚现象;当胎体结合剂中Al+Ti的质量分数为32%时,金刚石磨头的综合加工性能最好。      

空心球造孔制备的多孔金属结合剂金刚石砂轮的磨削性能研究

本实验采用青铜结合剂为胎体,通过添加氧化铝空心球并采用热压烧结法,制备出多孔金属结合剂金刚石砂轮,并采用所制备的砂轮对工程陶瓷和铸铁材料进行磨削加工试验.实验结果表明:随着孔隙率的增加,含空心球的多孔金属结合剂金刚石砂轮的磨削阻力减小,砂轮的锋利性、磨削比和被加工工件的表面质量均得到提高;当孔隙率超过30%时,随着孔隙...     

金刚石砂轮的成形方法

为了满足单件小批量地生产用于加工硬质合金螺纹刀具的金属基金刚石成形砂轮的需求,在原有的电火花加工金属基金刚石成形砂轮的方法上提出一种新的成形金刚石砂轮的加工方法。采用实时检测、实时控制和两轴联动全闭环数控系统单刀加工成形石墨电极,再用电火花加工方法加工出成形金刚石砂轮。并通过实验验证了成形石墨电极的加工精度。此方法能够满足单件小批量生产成形金刚石砂轮的需求。     

青铜结合剂金刚石砂轮胎体性能评价的研究(2)——评价方法

在金相组织测试结果的基础上,分别对四种不同工艺条件下制备的青铜胎体试样的金相形貌进行了观测,并分别测试了其密度、硬度和抗弯强度.综合考虑金刚石砂轮对金属结合剂性能的要求,结合其微观组织形貌和宏观物理力学性能差异,评价了各工艺条件下制备的胎体试样性能的优缺点,并为砂轮制备工艺优化提出了参考意见.     

金刚石因素对砂轮切割性能的影响研究

以滤光片切割为例,基于自制金属结合剂砂轮,研究金刚石的粒度尺寸、浓度、强度等因素对砂轮切割性能（速度,崩口和寿命）的影响。结果表明:切割速度随金刚石粒度尺寸增大,呈先增大后减小的趋势,且当金刚石粒度尺寸为7~14 μm时,切割速度达到最大值10 mm/s;用高强度金刚石制备的砂轮具有更高的切割速度。另一方面,提高金刚石粒度尺寸和浓度以及采用高强度金刚石可以在一定程度上提高砂轮寿命。合理的金刚石浓度范围为35%~50%,超过该浓度,切割滤光片时的崩口明显增大。