高温钎焊过程中Ni-Cr合金对金刚石磨粒静压强度的影响

采用C类(Ni82Cr7Si4.5B3.1Fe3)和E类(BNi76Cr15P9)两种钎料对金刚石进行真空炉中钎焊。通过静压强度测试对各种状态下的金刚石钎焊性能进行评价,并借助SEM以及拉曼光谱仪对金刚石表面碳化物的形貌和金刚石的石墨化进行检测分析。结果表明:钎焊高温对金刚石强度的影响较合金钎料的化学侵蚀作用而言小很多;触媒元素Ni、Fe和强碳化物形成元素Cr等引起的化学侵蚀,是导致金刚石静压强度降低的两个主要原因;不同品质的金刚石经过高温钎焊后,静压强度值出现不同程度的降低。     

钎焊金刚石砂轮修整实验研究

单层钎焊金刚石砂轮的圆度轮廓精度由于受磨料粒径和钎焊结合剂层高度不均匀等因素的影响而使其难以在工程陶瓷等硬脆材料精密磨削中应用.然而单层钎焊金刚石砂轮的修整是直接对金刚石磨粒进行微量的磨损,修整难度大、效率低,因此,探讨快捷且精密的整形方法就成了解决其应用问题的关键技术之一.在本文研究中,分别采用铁基金刚石烧结磨块、钎焊细粒度金刚石板和氧化铝磨块三种整形工具对钎焊金刚石砂轮进行了磨削法整形实验研究,实验结果表明利用氧化铝磨块进行磨削修整效率极低;钎焊金刚石板磨削修整虽然效率高,但是对砂轮表面金刚石磨粒造成大量破碎磨损;铁基金刚石烧结磨块在整形过程中可稳定地以磨平方式磨损砂轮表面金刚石磨粒,经精密整形后的砂轮圆度轮廓精度较高,用其磨削工程陶瓷时工件表面的犁沟和裂纹明显减少.     

细粒度金刚石钎焊热损伤的实验研究

采用Cr基钎料对细粒度金刚石在保护气氛下进行钎焊实验,通过SEM对金刚石与钎料界面微观形貌进行了观察分析,利用EDS分析了金刚石、钎料和基体三者之间化学元素的分布情况,借助Raman光谱分析了钎焊后金刚石颗粒的石墨化程度.结果表明:细粒度金刚石钎焊时,钎料爬升较高,钎料中的Cr元素向金刚石磨粒发生偏析,所使用的细粒度金刚石经过高温焊接后,有少许石墨化损伤.     

钎焊金刚石膜的试验研究及机理分析

针对金刚石膜钎焊问题,采用粉末冶金法制备的Ag72-Cu28-Ti(1-5)钎料片,对金刚石膜与硬质合金进行了真空钎焊试验。在真空度<5×1012-2Pa,850℃×10min工艺条件下,实现了金刚石膜与硬质合金的钎焊连接。用扫描电镜、电子探针及X射线衍射区研究了金刚石膜与活性钎料界面,揭示了钎焊界面的形成机理。在钎焊温度下,液态Ag-Cu-Ti钎料合金中的活性成分β-Ti与金刚石膜表面的C具有较强的亲和力,通过吸附、扩散和化学反应,在金刚石膜表面出现了类金属TiC层,在以Ag-Cu共晶合金为基的钎料作用下,实现了金刚石膜与支撑体硬质合金钎焊连接。金刚石膜钎焊接头的四点弯曲强度测试表明,在文中的钎焊工艺参数下,钎料中Ti含量1％-3％时,其钎焊接头平均强度>300MPa。     

钎焊金刚石孔钻基体结构优化的实验研究

使用镍基合金焊料和45#钢基体,采用高温真空钎焊技术,制备了φ6mm的金刚石小孔钻,进行了基体结构的单因素对比试验,实现了多层钎焊效果,并进一步优化了孔钻基体的结构尺寸.在玻化砖钻削试验中,使用Hand USB Microscope和SEM跟踪观察了金刚石孔钻的磨损情况.结果表明:三种优化基体结构制作的金刚石钻头均出现了多层钎焊效果;该钻头比普通单层钎焊钻头多了三个磨损阶段,钻削寿命提高了70％以上;基体开槽的宽度是影响钻头多层钎焊效果的关键因素,以槽宽为金刚石粒径尺寸的2～3倍为宜.     

高频感应钎焊金刚石界面特征

讨论了在相同高频感应钎焊工艺条件下用两种不同成分的NiCr钎料钎焊镀Ti金刚石和无镀层金刚石的界面特征。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射研究了深腐蚀处理后的钎焊金刚石颗粒。结果表明,钎料成分不同、金刚石镀Ti与否,金刚石表面生成的碳化物成分和形态各异。钎焊镀Ti金刚石表面的碳化物致密且呈法向生长,而钎焊无镀层金刚石表面的碳化物疏松且切向生长。钎焊金刚石颗粒的研磨试验证实,界面碳化物成分和形态的不同决定了它们同金刚石结合强度的高低。     

金刚石厚膜表面金属化及其钎焊研究

本文首先使用磁控溅射法在清洁的金刚石厚膜表面溅射Ti/Cu层,利用热的浓硫酸腐蚀表层的Cu和Ti层,获得具有合金TiC层的金刚石厚膜表面,实现金刚石厚膜的表面金属化;然后利用高频感应加热方法,以Ag-Cu-Ti混合粉末作为焊料进行金刚石厚膜的钎焊实验,主要对钎焊过程中的钎焊温度、保温时间以及焊料用量等参数进行了研究。结果表明,以60℃/s的速度加热到870℃后保温15 s,焊料用量为80μg时,金刚石厚膜与硬质合金刀具之间的焊接强度可以达到125 MPa,可以满足机械加工强度要求。     

固定剂对钎焊金刚石工具质量的影响

为研究固定剂对钎焊金刚石工具质量的影响,我们使用SZ、NH和GY三种固定剂,分别制作试块和产品,观测其外观形貌并进行实际切割钻进验证。结果显示:GY固定剂加热后的碳化物残留最少、外观质量最好,其次为NH固定剂,SZ固定剂的表现最差;以三种固定剂制作的锯片和钻头中,使用GY固定剂的寿命最长、速度最快,其次为使用NH固定剂的制品,最次为使用SZ固定剂的制品。      

空气中钎焊金刚石磨粒

利用活性钎料钎焊金刚石磨粒是一种新的金刚石工具的制造方法。采用高频感应钎焊的方法,用Ni—Cr合金粉末做钎料,适当的控制钎焊电流和钎焊时间,实现了金刚石与钢基体的牢固焊接。磨削实验表明用这种方法所制造的金刚石工具,金刚石磨粒与基体之间有着较高的结合强度,金刚石磨粒在整个加工过程中没有出现脱落的情况。     

银基钎料钎焊单层金刚石砂轮的研究

概述了单层高温钎焊超硬磨料砂轮的优点。这种新型超硬磨料砂轮以其卓越的磨削性能在今后将逐步替代传统电镀砂轮。鉴于它极其广阔的应用前景,国内也必将大力开发此种单层钎焊超硬磨料砂轮。本文利用高频感应钎焊的方法,用Ag-Cu合金和Cr粉共同作中间层材料,在一定的钎焊温度和时间下,实现了金刚石与钢基体间的牢固结合。经扫描电镜分析发现Cr与金刚石之间形成CrC,与钢基体之间形成（FexCry)C,这是实现合金层与金刚石及钢基体之间都有较高结合强度的主要因素。最后通过磨削实验证实了金刚石确实有较高的把持强度。     

电解修整单层钎焊金刚石砂轮的实验研究

单层钎焊金刚石砂轮在磨削过程中会因磨削损耗而导致容屑空间变小从而使磨削性能下降。为了解决此问题,本实验采用电解加工的方法对其进行了修整加工,通过对钎料的蚀除以获得足够的容屑空间。研究了电解参数如加工电压、加工间隙和砂轮回转速度等对钎料蚀除量的影响。研究结果表明:随着加工间隙的减小,钎料去除量增加;提高加工电压和减小砂轮回转速度也会产生相同的效果。当加工电压为5 V,加工间隙0.5 mm,砂轮回转速度1/36 r/min时,钎料的去除量可以达到14.775μm。在加工过程中,容屑空间与阴极间隙小的地方钎料会首先被去除,容屑空间的截面图曲线变得平缓。     

提高钎焊金刚石工具质量的研究进展

详细地介绍了当前国内外钎焊工具的研究进展,主要包括:钎料组分选用,激光钎焊,表面镀覆金刚石的采用,钎焊工艺条件的优化,磨粒均匀/有序排布的实现,钎焊内应力的消除等,最后提出了目前亟待解决的问题。文中对众多的钎料合金,按照钎焊结合的实现原理,分成了两大类,即碳化钛类和碳化铬类,比传统的以合金组分划分显得更为简单而清晰。在新工艺方面着重介绍了采用激光束作为热源进行钎焊,激光钎焊加热速度快,能有效降低金刚石石墨化进程,而且能避免整体加热时工件易变形的特点。     

聚晶金刚石片的真空钎焊

采用了真空钎焊工艺把聚晶金刚石复合片钎焊到硬质合金支柱上，获得制造油田钻井用钻头的关键元件－聚晶金刚石切齿。钎缝的抗剪切强度达４５１．９ＭＰａ，金刚石的磨耗比下降了７．９３％。现场应用表明，用本工艺钎焊的聚晶金刚石切削齿制造的钻头质量稳定，基本无掉片观察。     

钎焊金刚石砂轮磨削石材中金刚石粒度对磨削力的影响研究

本文通过测量不同金刚石粒度的高频感应钎焊金刚石砂轮磨削花岗石过程中的磨削力，对砂轮所受的法向力和切向力进行了研究。对不同粒度条件下磨削深度、进给速度和砂轮线速度对磨削力的影响进行了分析。研究发现磨削力随砂轮线速度的增大而减小，随磨削深度和进给速度的增大而增大，磨削深度对磨削力的影响程度比进给速度大。小粒度金刚石磨削时，磨削三要素对磨削力的影响比大粒度金刚石磨削时大。     

微粉金刚石表面镀钛对钎焊磨具性能的影响

在微粉金刚石磨具的制备过程中,金刚石热损伤和磨粒与结合剂间界面特性是影响磨具性能的主要因素。利用电铸与钎焊相结合的工艺把表面镀钛和未镀钛两种微粉金刚石磨料制备成磨具,并将其用于氧化铝陶瓷的磨削试验。通过对钎焊后金刚石磨粒与钎料的界面分析,磨削力、磨粒脱落率以及工件表面粗糙度的比较,探讨磨粒表面镀钛对钎焊微粉金刚石磨具性能的影响。结果表明,镀钛微粉金刚石表面镀层在钎焊过程中对微粉金刚石起到包裹隔离的作用,可以降低微粉金刚石的热损伤和石墨化;在利用两种钎焊微粉金刚石磨具磨削氧化铝陶瓷时,镀钛微粉金刚石磨具的磨削力较小,磨料的脱落率也较少,且工件表面粗糙度值更低。综合比较,磨粒表面镀钛后,可以减弱微粉金刚石的热损伤,提高磨具的磨削性能。     

钎焊金刚石砂轮打磨钢轨的性能试验研究

针对树脂砂轮打磨钢轨时存在的火花大、粉尘污染等缺点,设计并制作钢轨打磨用单层钎焊金刚石砂轮。通过钎焊金刚石砂轮和树脂砂轮的钢轨打磨试验对比,对钎焊金刚石砂轮的综合性能进行评价。试验结果表明:在稳定打磨阶段,相比树脂砂轮,钎焊金刚石砂轮的磨削效率高、磨削电流小、磨削火花小,打磨后的工件表面粗糙度好;钎焊金刚石砂轮的主要失效原因是磨屑黏附。      

金刚石磨粒激光钎焊的试验研究

激光钎焊用于金刚石磨粒与基体的焊接,因激光具有高的功率密度,可实现快速加热和降温,有效控制金刚石磨粒的热损伤;由于热影响区小,可保证基体基本不变形。本文主要研究了金刚石磨粒的激光钎焊。重点讨论了激光功率、扫描速度及光斑直径等参数对连接界面的影响;讨论了其结合界面的微观形貌及热损伤、开裂等缺陷。研究结果表明,当ρ在25～30J／mm^3范围,可以实现激光钎焊金刚石颗粒与基体45钢的优良焊接。     

高频感应钎焊镀钛金刚石界面特征的研究

本文用Ni基合金在15秒内升温至1050℃高频感应钎焊镀钛金刚石和无镀层金刚石.通过电镜、能谱和X射线衍射等测试分析了金刚石和钎料界面之间的微观结构.结果显示,钎焊镀钛金刚石表面的碳化铬法向生长且较为致密,钎焊无镀层金刚石表面的碳化铬切向生长且较为疏松.进一步特别设计的实验表明,正是镀钛层改变了钎焊金刚石表面的碳化铬形态.研磨实验证实,法向生长且较为致密的碳化铬同金刚石表面的结合强度较高.     

钎焊地质金刚石钻头的试验与研究

为探索钎焊技术在地质金刚石钻头制造中的应用,本文在分析与比较钎焊法、电镀法和热压法各自优缺点的基础上,介绍了钎焊金刚石钻头的制作工艺,并采用N i-Cr合金钎料制作了35 mm、50mm、70 mm三种规格的薄壁钻头;对试制的钻头进行了室内钻进试验,钻进材料为混凝土、钢筋混凝土和花岗岩。试验发现,烧结温度和钎焊材料中添加剂的成分与含量对金刚石钻头的性能有着非常重要的影响,烧结温度为980℃时钻头的性能最好,加入低熔点的Cu合金可以明显改善钎料与基体的浸润性。钻进结果表明:钎焊地质金刚石钻头具有金刚石出刃高,钻进时效好,寿命长等优点,该技术在金刚石钻头领域的开发与运用中具有重要的意义。