金属结合剂金刚石多孔砂轮的试验研究(Ⅰ)——造孔剂添加量的优化设计

本文以两种廉价无毒物质为主要造孔材料,通过正交试验设计,研究得到不同孔隙率的金属结合剂金刚石节块所需造孔剂的添加量,并分析孔隙率对力学性能的影响。试验结果表明：通过在青铜基结合剂中加入适量的造孔剂材料,金属结合剂金刚石节块中的孔隙率可高达46％,孔隙率与造孔剂添加量之间以及孔隙率与抗弯强度之间存在一定的对应关系,可为实际生产多孔金属结合剂金刚石砂轮的配方选择提供一定的基础数据和试验经验。     

Cu-Sn-Ti钎料与陶瓷结合剂体积比对金刚石节块微观结构和力学性能的影响

为提高陶瓷结合剂对金刚石磨料的把持力,将Cu-Sn-Ti钎料添加到SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-Li₂O陶瓷结合剂中制得新型陶瓷-金属结合剂金刚石节块。表征其显微形貌、收缩率、物相组成和力学性能,以确定烧结温度;通过SEM、XRD分析,研究陶瓷结合剂与Cu-Sn-Ti钎料的体积比变化对金刚石节块性能的影响。结果表明:金属陶瓷结合剂与金刚石之间生成了TiC,有助于提高结合剂对金刚石的把持力,从而提高节块的抗弯强度;当烧结温度为950 ℃,陶瓷结合剂与Cu-Sn-Ti钎料体积比为1∶1时,两者形成致密的玻璃网络,节块收缩率为3%,抗弯强度达到最大值64.4 MPa。      

Ni-Cr合金真空预钎焊金刚石磨粒复合节块界面微结构

在Ni-Cr合金中加入A合金粉制成复合钎料,在加热温度1 050 ℃和保温时间30 min的工艺下进行金刚石磨粒的预钎焊处理试验,在加热温度810 ℃和保温时间4 min的烧结工艺下制备预钎焊磨粒复合节块. 测试预钎焊磨粒的静压强度和复合节块的抗弯强度,并分析预钎焊金刚石、复合节块的界面微结构. 结果表明,复合钎料与金刚石磨粒在预钎焊过程中形成化学结合界面,且对金刚石的热损伤较小;当磨粒浓度范围为10%~50%时,复合节块的抗弯强度均高于常规金刚石节块;预钎焊金刚石与金属胎体在烧结过程中形成冶金结合界面,复合节块界面结合强度高.     

铜基预钎焊金刚石锯片的界面分析及其性能研究

采用Cu-Sn-Ti钎料利用氩气保护高频感应钎焊对金刚石磨粒进行预钎焊处理。采用热压烧结工艺制作常规金刚石锯片、镀钛金刚石锯片和磨粒预钎焊金刚石锯片,并进行对比切割实验。通过三点抗弯实验测试上述三种节块的强度,并使用扫描电镜分析预钎焊金刚石磨粒界面和锯片节块断口的微观组织结构。结果表明:预钎焊金刚石磨料界面处存在元素的扩散现象并形成化学结合,且Cu-Sn-Ti钎料对金刚石磨粒的热损伤小;预钎焊金刚石节块的抗弯强度高于镀钛金刚石节块和常规金刚石节块;钎焊金刚石锯片刀头中金刚石与胎体之间同样存在元素的扩散现象,胎体与金刚石磨粒形成化学冶金结合;相同加工条件下,预钎焊金刚石锯片的切削效率相比于镀钛金刚石锯片和常规金刚石锯片分别提高7%和18%。     

金刚石锯片铜基节块的组织与力学性能

采用热压烧结工艺制备了包覆金刚石的铜基锯片节块,在铜基结合剂中加入硬质材料WC和金属Cr,研究了烧结工艺参数和成分配比对锯片节块力学性能的影响,探讨了基体与金刚石的结合状况.结果表明,680℃烧结的节块硬度和抗弯强度均比580℃的高;当保温时间相同时,烧结温度对节块抗弯强度的影响大,对节块硬度的影响较小.烧结温度高,有利于在一定程度上改善金刚石与基体的粘结强度,而保温时间较长将导致锡液聚集.含9%WC节块的硬度和抗弯强度均比含3%WC节块的高;在WC含量相同时,Cr含量的增加可以较显著地提高节块的硬度.含金刚石的节块硬度比不含金刚石的节块硬度有所提高,而抗弯强度明显降低.试验得出的优化铜基结合剂中WC、Cr的添加量为9%WC和15%Cr,最佳烧结工艺为680℃×5 min.     

新型多孔金属结合剂金刚石磨盘研制与磨削实验研究

针对引入孔隙结构后,多孔金属结合剂超硬磨具耐用度降低的问题,提出利用超硬磨料钎焊技术改善胎体对金刚石磨料的把持力,以提高工具寿命,并成功研制出一种新型多孔金属结合剂金刚石磨盘。测试分析了新型磨盘的节块性能,并通过磨削花岗岩安溪红635试验,对新型磨盘的磨削效果进行评价。实验结果表明:新型磨盘节块强度在100MPa左右,孔隙率为60%,孔隙在节块内部分布均匀,且金属结合剂与金刚石表面发生了牢固的化学冶金结合;磨削石材的表面粗糙度Ra0.77~1.59μm,磨盘的磨削比达到760。     

金属结合剂金刚石多孔砂轮磨削温度的实验研究

制备了不同孔隙率的金属结合剂细粒度和微粉金刚石多孔砂轮并进行了不同材质石材的磨削性能实验.采用热电偶测温法,研究了不同孔隙率、不同磨粒粒度的金属结合剂金刚石多孔砂轮对两种不同工件材料的磨削温度特性.实验结果表明,不同孔隙率、不同磨粒粒度的金属结合剂金刚石砂轮的磨削温度均随着转速及切深的增加而增加;细粒度的金属结合剂金刚石砂轮随着孔隙率的增大,磨削温度降低;而微粉金属结合剂金刚石砂轮则表现出和细粒度金属结合剂金刚石砂轮不同的特性,即孔隙率达到一定值时,随着孑L隙率继续增大,磨削温度反而升高;同一孔隙率金属结合剂金刚石砂轮,细粒度金刚石砂轮的磨削温度要低于微粉金刚石砂轮的磨削温度.     

多孔生物镁的制备与力学性能研究

采用粉末冶金法制备多孔镁,孔隙率可在20%到55%范围内变化,并研究了多孔镁的压缩性能和抗弯强度与孔隙率之间的关系.结果表明,多孔镁的孔隙率、孔径可通过造孔剂的含量和粒度来控制,随着孔隙率的增加,抗压强度和杨氏模量变小,抗弯强度下降;采用粉末冶金方法制备的多孔生物镁不论是从压缩强度,杨氏模量还是从抗弯强度上来讲,都可以满足移植材料的要求.     

石墨自润滑钎焊cBN 砂轮节块界面微观结构

通过添加石墨制作了自润滑钎焊 cBN 砂轮节块.采用三点抗弯试验测试节块的抗弯强度,并运用扫描电镜、能谱仪对节块断面形貌和结合界面的元素扩散进行了分析.结果表明:添加质量分数5%石墨的钎焊 cBN 砂轮节块抗弯强度达到116 MPa;cBN与Cu-Sn-Ti钎料在界面化学结合,提高了钎料对磨粒的把持力,实现了对 cBN...     

钎焊法金刚石表面金属化

为在金刚石颗粒表面直接形成与金刚石冶金结合的金属化层,分别将NiCr钎料、NiCr混合料、AgCuTi钎料分别在金刚石颗粒表面均匀地钎焊上一薄层。通过观察测试发现,不同的钎料形成的金属化层的表面形貌也不相同,对金刚石的强度影响不同;钎焊的金属化层均匀致密,与金刚石结合良好,其中NiCr钎料形成的金属化层表面平滑美观,但该钎料促使金刚石强度大幅下降;NiCr混合料及AgCuTi钎料在金刚石表面金属化过程中对金刚石强度影响不大;AgCuTi钎料金属化后用普通方法难于钎焊,NiCr混合料金属化后用普通钎料钎焊,润湿性与钎焊强度俱佳。     

成孔剂对陶瓷结合剂CBN磨具结构与性能影响的研究

主要研究成孔剂对陶瓷结合剂CBN磨具结构与性能的影响。在陶瓷结合剂CBN磨具中添加不同类型和含量的成孔剂,通过对磨具试样气孔率、抗弯强度、冲击韧性、微观形貌等检测分析,结果表明:添加成孔剂A1和C1的磨具试样气孔分布均匀,且与未添加成孔剂的磨具试样相比,抗弯强度降低不明显,成孔剂A1的造孔效果比C1的明显,但加入成孔剂C1能够增大试样的冲击韧性。当C1的加入质量分数为8%时,气孔分布均匀,气孔率为30.82%,抗弯强度为49.89MPa,冲击韧性为1.73kJ/m2,综合性能最好。     

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。     

不同无机铵盐对陶瓷结合剂CBN砂轮造孔的应用研究

分别研究了无机铵盐NH4F、NH4Cl、（NH4）2SO4和NH4HCO3的不同添加量对低温陶瓷结合剂CBN砂轮造孔的影响,采用气孔率、抗折强度以及试样SEM断口形貌对造孔效果进行了评价。结果表明：NH4Cl使砂轮开裂,不能作为低温陶瓷结合剂CBN造孔剂。NH4F造孔效果不明显,不适合造孔。（NH4）2SO4造孔剂的质量分数应控制在5％以内,质量分数达到5％时,砂轮孔隙率为36．14％,抗折强度为29．03MPa,气孔皆为小孔,气孔可调性差。NH。HCO,造孔剂质量分数应控制在15％以内,质量分数为5％时,砂轮孔隙率为34．19％,抗折强度为40．32MPa;质量分数增加到15％时,孔隙率达到42．5％,抗折强度为29．16MPa,且大孔径气孔比例随质量分数的提高而提高,气孔可调性好。     

Study on vacuum brazing of Cf/C composites

Vacuum brazing experiments of Cf/C composites were carried out using pure Al and Al-5 Ti-B as brazing fillers , and shearing strength of the joints was measured. The microstructures of the brazed joints were studied by means of scanning electron microscopy （SEM） and energy dispersive X-ray spectrometer. The results indicate that the brazing temperature is the important processing parameter affecting the quality of the brazed joints. Vacuum brazing of Cf/C composites can be achieved employing the pure Al and AI-S Ti-B brazing fillers at a brazing temperature of 730 ℃ or 750 ℃ , respectively. Moreover, the joints have excellent microstructures with shear strength reaching the level of practical applications.     

具有铼涂层的C/C复合材料与铌的真空钎焊

利用自制的Zr-Ni钎料对具有铼涂层的碳碳复合材料与铌进行真空钎焊,确定了接头典型界面组织为C/C-Re复合材料/(Re)/(Re,Zr,Nb)+NiZr/ NiZr₂+NiZr/ NiZr+Nb/Nb. 结果表明,钎焊过程中,铼涂层厚度变小,向钎缝中扩散,并与钎料元素形成了固溶体组织(Re,Zr,Nb),当钎焊保温时间过长时,Re元素向钎缝大量溶解,铼涂层与C/C复合材料脱离. 随钎焊温度升高及保温时间延长,接头抗剪强度均呈现出先升高后降低的变化趋势. 确定最佳焊接工艺参数为钎焊温度为1 110 ℃,保温时间为20 min,此时钎焊接头室温抗剪强度为19 MPa.     

非晶Cu-P钎料钎焊接头致密性

采用Cu68.5Ni15.7Sn9.3P6.5(质量分数,%)四元合金非晶薄带钎料真空钎焊紫铜,通过金相分析、电子探针以及X射线衍射物相分析方法对钎缝组织致密性进行了研究.结果表明,影响钎焊接头致密性的主要因素是焊缝中的气孔,钎焊中气孔的形成主要是由于P元素的汽化产生.对比非晶钎料和晶态钎料钎焊接头对气孔的敏感性可以看出,非晶钎料钎焊接头对气孔更为敏感,从空位和原子振动理论分析得出非晶钎料中气孔敏感主要是由非晶钎料元素的活度较大所致.     

LaNd对Ti-13Zr-21Cu-9Ni钎料铺展性及TC4接头性能的影响

为了优化Ti-13Zr-21Cu-9Ni钎料性能、获得一种性能优良的Ti合金接头,向Ti-13Zr-21Cu-9Ni钎料中添加了稀土元素LaNd. 以应用普遍的TC4合金为母材,通过真空炉、场发射扫描电镜、X射线衍射仪等设备研究了稀土元素LaNd对Ti-13Zr-21Cu-9Ni钎料铺展性能及TC4接头性能的影响. 结果表明,随着LaNd添加量的增加,Ti-13Zr-21Cu-9Ni-xLaNd钎料的铺展面积和Ti-13Zr-21Cu-9Ni-xLaNd/TC4钎焊接头的抗剪强度先增大后减小. 当LaNd添加量为0.3%时,Ti-13Zr-21Cu-9Ni-xLaNd钎料铺展面积最大,最大值为0.74 cm2,较基体提高了88.8%;当LaNd添加量继续增加时,生成的Cu₅La相会使钎料的铺展性能大幅降低. Ti-13Zr-21Cu-9Ni-xLaNd/TC4钎焊接头抗剪强度在LaNd添加量为0.3%时达到最大值,为157.1 MPa,较基体提高了45.2%. LaNd的最佳添加量应该为0.3%.     

Vacuum Brazing Processes of Aluminum Foam

采用3种钎焊工艺焊接泡沫铝进行对比实验,焊接工艺包括:在高真空(真空度为10-3Pa)条件下采用复合层钎料进行钎焊;在低真空(真空度为1Pa)条件下采用复合层钎料进行钎焊;在高真空(真空度为10-3Pa)条件下采用单层钎料进行钎焊。对焊接接头的宏观、微观特性与抗弯强度进行分析比较。结果表明:在高真空条件下采用复合层钎料进行钎焊可获得满意的接头,接头强度明显高于母材;在低真空条件下采用复合层钎料进行钎焊所得到的接头强度明显低于母材;在高真空条件下采用单层钎料进行钎焊所得到的接头强度略低于母材。