金属结合剂强度和微形变对薄壁工程钻性能的影响(下)

业内以烧结致密度、硬度和抗弯强度对金属基金刚石工具的工艺性予以表征,这种"静态"指标评价方式简易但不精准,尤其是对工具的使用性能设计无指导意义。作者尝试在薄壁工程钻上以抗弯载荷-挠度这一"动态"指标,模拟实际工况中工具的金属结合剂受力行为,辅以电镜形貌检测,寻求一种不必进行钻切试验即可量化评价工具工艺与使用性能的方法。文章重点研究了Co单质及Co60Fe30Ni10、Co50Fe30Cu10Ni10雾化预合金粉三种结合剂随烧结温度的不同其抗弯载荷-挠度曲线产生的变化,对在实际工况中的薄壁工程钻受力行为进行分析,推导出金属结合剂强度和挠度公式,并通过钻切试验对其进行验证。     

烧结工艺对Fe基金属结合剂性能的影响

以Fe基金属结合剂为研究对象,分别采用热压机和罩式炉烧结工艺制备烧结试样,设定保温温度和保压压强分别为900℃和30 MPa,研究不同保温保压时间对烧结试样密度、硬度、抗弯载荷-挠度和组织形貌的影响。在以上研究的基础上,采用上述制备烧结试样的工艺制备薄壁工程钻头,通过钻切试验测试其对钻头性能的影响。实验结果表明:对比罩式炉烧结保温保压30 min与热压机烧结保温保压10 min所制备的试样,两者硬度和抗弯强度相当,但前者的断裂挠度仅为后者60%左右,通过EDS测试Fe/Cu结合界面,发现Cu元素扩散到Fe粉末颗粒基体中,表明在Fe/Cu结合界面存在原子的相互扩散;对比罩式炉烧结保温保压20 min与热压机烧结保温2.5 min所制备的薄壁工程钻头产品,前者比后者锋利度提高5%,寿命降低5%。     

素化金属结合剂金刚石工具初探

金属结合剂金刚石工具广泛应用于各种硬脆材料的磨削加工.为改善磨具的力学性能和加工性能,常用的金属结合剂中加入大量的合金元素如Ni、Co、Cu、Zn、Sn、Pb、Cr等.一方面提高了材料成本,另一方面在制造和使用过程中可能会造成一定程度的重金属污染.因此,文章提出一种成分简单的"素化"金属结合剂,探索了烧结工艺对结合剂微...     

国内金刚石工程薄壁钻台架对比钻进实验研究

使用寿命长短以及钻切效率高低是衡量金刚石工程薄壁钻的使用性能优劣的重要指标。采用新工艺制备的金刚石工程薄壁钻与传统热压工艺生产的国内某著名厂家产品进行了钢筋混凝土台架钻切对比实验,结果表明,新工艺制备的1#钻头的钻孔数为94孔,其耐磨性比目前国内使用寿命最长的产品高51.6%,且钻速基本上与之相当,属于高耐磨型产品;3#钻头的平均钻进时间为12.3min/孔,钻速为19.5mm/min,与国内钻速最高的产品相当,但其使用寿命相比却提高52%,属于高效钻切型产品;2#钻头的钻孔数为72孔,平均钻速为17.7mm/min,其耐磨性和钻进速度分别比国内最先进产品提高了29%~32%和26%~33%,实验证实了该工艺方法制备的金刚石工程薄壁钻头具有高效、长寿命的特点,克服了传统热压烧结技术产品耐磨性与钻速不可兼得的矛盾。     

基于Fe-Al自蔓延反应的金刚石工具制备及性能研究

现有的金属结合剂金刚石工具结合剂中添加大量合金元素,成分复杂,而且还包含了一些重金属元素,对环境和职业健康有一定的危害.为此,提出一种基于Fe-Al自蔓延反应的金属结合剂金刚石工具,研究了Fe-Al结合剂的热压烧结机理,制备了Fe3Al结合剂金刚石工具,并测试了工具的加工性能.结果表明,当热压烧结温度提升至1090℃,...     

金属结合剂金刚石工具胎体耐磨性随烧结温度变化的研究

文章重点研究了一种铁基金属结合剂金刚石工具胎体耐磨性随烧结温度升高的变化规律.通过对胎体耐磨性、硬度、抗弯强度、抗冲击强度等一系列物理性能指标的测定,以及利用该胎体制成的锯片做对比试切试验结果分析,得出以下结论:(1)铁基结合剂胎体耐磨性随温度的升高呈现3个阶段的规律变化;(2)测定出了耐磨性最佳时烧结温度范围.将该项研究成果应用于生产中可以大幅度地降低金属结合剂金刚石工具的单位产出能耗,符合国家节能减排的经济增长方式.     

金刚石工具中FeNi合金替代Ni粉的应用研究(上)

为提高金刚石工具的综合性能,产品中需要添加一定比例的单质Ni粉,而近年来有色金属的价格不断上涨,导致金刚石制品的制作成表大幅度增加.以低价的Fe70Ni30合金粉部分取代单质Ni粉,在保持工具的性能不变的条件下,可大大降低产品成本.实验采用基础预合金粉JF-01(FeCu30)与羰基Ni粉、Fe70Ni30舍金粉按不同比例配合使用,制备Φ105mm、Φ350mm花岗岩锯片及Φ400mm水泥锯片,考察了烧结胎体的基本性能(烧结温度、硬度、抗弯强度),并进行了切割性能比较.结果表明,在石材锯片中Fe70Ni30可取代30％～40％的Ni粉,降低成本10％以上;在水泥锯片中可替代40％以上的Ni粉,降低成本20％以上.     

金刚石工具中FeNi合金替代Ni粉的应用研究(下)

为提高金刚石工具的综合性能,产品中需要添加一定比例的单质Ni粉,而近年来有色金属的价格不断上涨,导致金刚石制品的制作成本大幅度增加.以低价的Fe70Ni30合金粉部分取代单质Ni粉,在保持工具的性能不变的条件下,可大大降低产品成本.实验采用基础预合金粉JF-01(FeCu30)与羰基Ni粉、Fe70Ni30合金粉按不同比例配合使用,制备Φ105mm、Φ350mm花岗岩锯片及Φ400mm水泥锯片,考察了烧结胎体的基本性能(烧结温度、硬度、抗弯强度),并进行了切割性能比较.结果表明,在石材锯片中Fe70Ni30可取代30％～40％的Ni粉,降低成本10％以上;在水泥锯片中可替代40％以上的Ni粉,降低成本20％以上.     

组分对金刚石工具铁基结合剂力学性能的影响

本文利用正交试验法研究了金刚石工具铁基结合剂中Cu、Ni、Sn-Zn、WC各成分对其力学性能的影响,同时分析了球磨混料时间和烧结温度对铁基结合剂力学性能的影响规律.结果表明:混料时间为30 h、烧结温度为760℃时,铁基结合剂的抗弯强度最大,其值为457 MPa;铁基结合剂中Cu、Ni、Sn-Zn、WC各成分对其力学性能的影响程度不一,其中Cu对铁基结合剂的抗弯强度和硬度影响最大,Ni对铁基结合剂的冲击韧性的影响最大.     

新型金刚石工具铜基结合剂及其性能

简要阐述了新型金刚石工具铜基结合剂的构成,并总结出了结合剂所具有的独特性能:拥有传统铜基结合剂的韧性好、耐腐蚀性强、以及能够导热和导电的特性,且还具有价格成本较低、融合成形性能高等特点。此外,此种新型金刚石工具铜基结合剂由于Sn的添加,使胎体密度加大;由于Ni的添加,使其抗弯能力加强;由于Fe的添加,使其硬度也明显提高。列举其应用方向,旨在为金刚石工具能够与更多、更为环保的结合剂材料相融合,进而开辟金刚石工具的全新市场,做出自己应有的贡献。     

催化氮化反应Si_3N_4增强SiC基复相耐高温材料的研究

为解决Si_3N_4结合SiC复相材料氮化不完全产生"黑心"/"夹心"以及强度有待提高的问题,本文在探讨Fe、Co、Ni等催化剂对Si粉催化氮化过程的基础上,研究了催化剂Co的加入对原位催化Si粉氮化反应形成Si_3N_4结合SiC复相耐高温材料的物理性能与显微结构特征的影响。结果表明:催化剂Fe、Co、Ni能够有效促进Si粉的氮化以及Si_3N_4纤维的形成,同时能够降低氮化反应的温度。1400℃氮化烧结后,当Co加入量为0.5wt.%时催化氮化制备的Si_3N_4结合SiC复相材料的强度达到最大60.2 MPa,比未添加Co的提高了88.7%,可能是由于形成了大量的纤维网络结构强化了SiC基质。     

金属结合剂金刚石工具的胎体组织结构与力学性能设计

针对金属结合剂金刚石工具的特点,文章改变传统的"经验型"设计方式,以胎体的把持力与磨损性为控制要素,以胎体的组织性能为设计核心,采用细颗粒的预合金粉末组合,获取精细化的物相组织,调控胎体的综合力学性能。实施"定量化"设计,使胎体的烧结致密度98.5%,抗弯强度超过1200 MPa,硬度达到HRB96～103。按量化设计指标生产制备花岗岩圆盘锯,在锋利度及使用寿命方面均取得了良好的实用效果,为金属结合剂金刚石工具的量化设计提供了有益参考。     

基于铝热反应的金属结合剂金刚石工具初探

文章探索了一种基于铝热反应的新型金属结合剂金刚石工具的制备方法,分析了铝热反应制备结合剂过程的反应合成机理,研究了热压烧结温度对铝热反应结合剂的相组成、微观结构、力学性能的影响。制备了铝热反应结合剂金刚石磨具,并测试了干、湿磨两种条件下磨削建筑陶瓷砖的加工性能。研究表明, Fe_2O_3-Al复合粉体在1028.8℃开始发生铝热反应,反应产物主要为Fe、Fe_3Al相以及少量Al_2O_3及FeAl_2O_4(铁铝尖晶石)相,随着热压烧结温度的升高, FeAl_2O_4含量有所增加,结合剂的硬度、致密度和抗弯强度都随之升高。初步测试显示铝热反应结合剂金刚石磨具可以对建筑陶瓷砖进行加工,但工具耐磨性还存在不足。     

UiO-66基催化剂的制备及其在CO甲烷化中的应用

煤制天然气技术具有良好的经济和环境效益,其中CO甲烷化是煤制天然气过程的重要环节之一。本研究以UiO-66材料为载体制备了一系列具有不同Ni负载量的Ni/UiO-66催化剂,采用XRD, BET, TG, SEM, TEM, XPS等表征方法对载体和催化剂的物相结构、织构性质、热稳定性和元素分布情况进行考察,并对各催化剂上CO加氢性能进行了考察。研究结果表明,Ni金属高度分散于UiO-66载体上,且对金属有机骨架材料的物相结构和晶体形貌无显著影响。在CO甲烷化反应过程中,随Ni负载量逐渐增加,各Ni/UiO-66催化剂的起活温度逐渐降低;在相同反应温度(320℃)下,不同催化剂上Ni负载量由10%增加到30%,其CO转化率由10.7%提升到89.7%;当Ni含量为20%时,催化剂在反应过程中具有良好的稳定性。同时,Ni基催化剂上CO转化率远高于具有相同金属负载量的Fe基和Co基催化剂,表明Ni作为活性金属在合成气制甲烷反应过程中具有优异的催化性能。     

在江家店地区利用特征元素分析物源

本区前人已在层序地层格架．、储层评价等方面做了较详细的工作,但尚未从元素地球化学角度对其物质来源进行研究。结合研究区的实际,选择了Ni／Co、V／Co、Mg／Mn、Mn／Sr、Ba／Mn、Fe／K、Mg／Ca、Ba／Sr、Al／Mg、Al／Na十个特征元素比值作为物源对比的示踪指标。根据沉积区和物源区特征元素比值分布模式图形态的相似性确定物质来源。     

FCC废催化剂金属形态特征及其生态风险评价

旨在评价不同炼化装置FCC废催化剂的金属含量、赋存形态特征及生态风险。本文采集了5种不同炼化厂的FCC废催化剂,分别测定了每种废催化剂Fe、Al、Ni、V、Sb和Co等6种金属的总含量和4种赋存形态含量,采用风险评价编码指数（RAC）、原生相与次生相比值（RSP）及结合强度系数（I_R）评价了5种FCC废催化剂各类金属的潜在生态风险。结果表明,不同废催化剂样品间的金属总含量差别较大,受试样品中金属总含量均未达到《危险废物鉴别标准》的限值,且除部分废催化剂的金属V和Sb外,其他金属含量指标均可达到二类建设用地的土壤环境质量标准;5种FCC废催化剂中各类金属的4种赋存形态中,可还原态在金属V中的占比最高,其他金属均以残渣态为主要成分;5种FCC废催化剂中金属V的RSP值较高,I_R值较低,具有较高的潜在生态风险,其他5种金属的潜在生态风险低。     

水解聚马来酸酐的合成

以水为溶剂,以Fe2+、Cu2+以及金属M氧化物的混合物为催化剂,以30%的过氧化氢为引发剂,合成了分子量在700以上的水解聚马来酸酐;以阻垢率为指标确定了催化剂、引发剂的量及反应温度等合成条件,实验结果表明,当m(Fe2+)∶m(Cu2+)=2∶1,m(Fe2++Cu2+)∶m(马来酸酐)=5∶106～7∶106,m(金属M氧化物)∶m(马来酸酐)=2∶105时,反应温度105℃,反应时间4～5 h,产品性能最好;产品质量浓度为10 mg/L时,阻垢率达40%以上,阻垢性能优于同类市场商品。     

煤催化加氢气化研究进展

煤加氢气化制天然气技术具有工艺路径短、热效率高等优点,其应用基础研究备受关注。但煤中存在部分致密的芳香碳结构,加氢反应性较差,即使在苛刻的反应条件下(~1 000℃、~7 MPa H_2),仍难以转化。通过引入催化剂,进行煤催化加氢气化可在温和的反应条件下实现煤的碳转化率和CH_4收率的同步提高。论述了碱金属(K、Na等)、碱土金属(Ca)和过渡金属(Fe、Co、Ni等)催化剂对模型碳加氢气化的催化作用原理。探讨了反应温度、氢气压力、和碳结构对C-H_2催化反应的影响规律,分析了适用于原煤催化加氢气化的最佳催化剂及工艺条件,并从CH_4和轻质液体焦油等产物生成规律、煤中碳结构随着反应进行的衍变过程等角度,讨论了催化剂分别对煤加氢热解和热解半焦加氢气化的催化作用行为。提出了煤催化加氢气化联产CH_4和轻质液体焦油技术从基础走向应用的进一步研究建议。现有研究结果表明,过渡金属与碱土金属组成的二元催化剂(Fe/Co/Ni-Ca)对煤加氢气化的活性较高。过渡金属元素在反应过程中主要提供C-H_2反应所需的活性氢,并削弱C—C键的键能;碱土金属元素Ca主要促进Fe/Co/Ni的分散,防止其发生硫中毒失活,并增强Fe/Co/Ni与碳之间的相互作用。温度升高一方面为化学键断裂过程提供了更高能量,加速C-H_2反应,另一方面促进催化剂在煤结构中扩散,提升催化剂的供氢和断键效率。升高压力促进了活性氢的供应,同时CH_4浓度得到稀释,反应向生成CH_4的方向移动。以5%Co-1%Ca为催化剂,在850℃、3 MPa H_2反应条件下,30 min内可同时达到90.0%的碳转化率和77.3%的CH_4收率。Co-Ca催化剂在煤加氢热解过程中具有催化解聚和催化加氢的作用,提高焦油和CH_4收率,同时催化剂在煤加氢热解过程中对煤结构产生催化活化作用,使得生成的半焦具有较高的气化活性。煤催化加氢气化的机理研究目前仍处于推测阶段,另外,该技术气化剂、煤种的适应性,催化剂循环利用性能有待进一步阐明。     

纳米晶Ni0.5Zn0.5Fe2O4的制备及微波性能

以丙烯酰胺为聚合单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,采用高分子凝胶法制备了尖晶石型Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米晶. 采用FT-IR, XRD, TEM和波导等方法对产物及其电磁性能进行了表征. 结果表明,干凝胶为无定型状态,当煅烧温度为600℃时,形成结晶完整的尖晶石型Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米晶. 煅烧温度为600和800℃时,由透射电镜照片可知,粉体平均粒径约为10和30 nm,红外光谱显示金属?氧离子(M?O)键的特征吸收峰红移23 cm-1;纳米晶体在8.2~11 GHz的测试频率范围内具有介电损耗和磁损耗,复介电常数和复数磁导率变化都比较平稳,随煅烧温度升高而增大.     

烧结时间对立方氮化硼刀具组织性能的影响

文章主要分析在不同的烧结时间(10～30 min)下立方氮化硼复合片(PcBN)刀具材料的微观结构、内部结合程度和组织性能。采用扫描电子显微镜分析其微观结构和生长的组织情况。利用超声波扫描仪观察不同烧结时间下样品的变形及质量缺陷等问题。同时测试了PcBN复合片样品的致密度、显微硬度以及抗磨损能力。从分析结果可以看出,在烧结过程中,烧结时间的不同,金属相的融渗程度不同,导致产品的组织和性能有所差异。在20～25 min时,金属结合剂的溶渗更加均匀,cBN颗粒烧结更加致密,烧结过程已全部完成,得到的密度、硬度以及抗磨损程度均实现较好的结果。随着时间增加至30 min,出现过烧及晶粒长大现象,致密度及性能受到很大影响。整个烧结过程随着烧结时间的增加,温度场更加均匀,变形程度越来越好,但内应力的增加导致脱层现象增多。