磨粒预钎焊烧结金刚石雕刻磨头的性能研究

针对烧结金刚石雕刻磨头在加工过程中胎体容易产生裂纹甚至断裂等问题,采用预钎焊金刚石磨粒制作了金刚石雕刻磨头。利用有限元仿真方法分析不同金刚石磨粒界面结构对节块的力学性能的影响;通过三点抗弯实验测试节块的强度;并通过加工性能实验测试3种雕刻磨头的性能。结果表明:仿真实验中胎体上的应力能较多地转移到预钎焊磨粒上,从而降低了胎体自身的应力,提高了胎体的力学性能;预钎焊磨粒节块的抗弯强度也高于常规金刚石节块,在金刚石体积浓度为100%时,强度提高32.3%;预钎焊金刚石雕刻磨头的加工性能优于常规金刚石雕刻磨头。     

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。     

稀土元素在金刚石工具中应用研究的新进展

本文探索了稀土元素在金刚石工具中的行为机制。作者自80年代开始对铈在铜基胎体、铝基胎体、钴基胎体中的力学性能和高温性能进行了系统研究，80年代末开始研究镧元素在金刚石工具中的行为，包括镧、铈与胎体材料的磨损性能、切割性能的关系，及磨损性能与切割性能之间的联系，发现：稀土镧、铈能明显地降低结合剂的磨损性能，提高工具的切割性能，并成功地应用在工具中。稀土元素是使用量微、作用明显的元素，而且价格便宜，在金刚石工具中很有推广价值。     

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。     

La-Ni预合金粉在金刚石工具中的作用及机理探讨

研究了La-Ni预合金粉在金刚石工具中的作用及机理。结果表明：在金刚石工具胎体中添加1．0％的La-Ni预合金粉,金刚石／铜基复合材料的抗弯强度达到最高。利用扫描电镜和能谱对断口进行分析,发现在实验条件下,稀土元素La有向Ti偏聚的倾向,并富集于基体金属与金刚石的界面。经X射线衍射分析发现：合金粉中的活性La可以还原Ti颗粒表面的TiO薄膜,从而增强Ti的活性、净化界面,提高铜基胎体对金刚石的粘结性能。     

结合剂中金刚石固位机理及提高固位能力的技术

探讨了结合剂在金刚石节块锯切花岗石过程中所起的固位作用及固位机理。指出在设计结合剂时应努力提高结合剂的固位能力,保证金刚石实现最佳工作状态。从添加碳化物形成元素、稀土元素,采用镀膜金刚石以及合理使用金刚石等方面讨论了提高节块工作中结合剂固位能力的手段及作用机理。     

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.     

稀土元素在金刚石工具中应用研究的新进展

本是稀土元素在金刚石工具中行为机制探索的新近工作。作自80年代开始对铈对铜、铝、钴基胎体中的力学性能和高温性能^[123]进行了系统地研究。80年代末开始研究镧元素在金刚石工具中的行为，包括对镧、铈和胎体材料的磨损性能、切割性能的关系，及磨损性能与切割性能之间的联系进行探索^[6]，首次发现：稀土镧、铈明显降低结合剂的磨损性能，提高工具的切割性能，并在工具中得到成功地应用。稀土元素是使用微量、作用明显的元素，而且价格便宜，在金刚石工具中很有推广价值。     

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.     

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。      

Effect of nano-vanadium nitride on microstructure and properties of sintered Fe-Cu-based diamond composites

With FeCu₃₀ pre-alloy powder as the main component of the bond, a new type of nano‑vanadium nitride (VN) additive with different concentrations was introduced into Fe-Cu-based diamond composites to investigate the effect of nano-VN on the microstructure and properties of Fe-Cu-based diamond composites. The hardness, relative density, bending strength and wear loss weight of the fabricated specimens were tested, and then the fracture surfaces and worn surfaces of those specimens were analyzed using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS). The results show that the Fe-Cu-based diamond composites with nano-VN addition exhibited an improvement in the mechanical properties, plasticity and wear resistance, which can be attributed to the dispersion strengthening and grain refinement caused by nano-VN. And the nano-VN can also activate sintering, which can significantly improve the wettability of the binder to diamonds, resulting in more binder elements wetting and diffusion on the diamond surface during the sintering process. Besides, the diamond composites showed the best properties with the addition of 2% nano-VN. That is, the bending strength and the HRB hardness of the diamond composites increased by 25% and 20%, respectively, and the wear resistance of the matrix and holding force coefficient of the matrix to diamond were improved significantly. But an excessive amount of nano-VN was detrimental to the mechanical properties of Fe-Cu-based diamond composites.     

Effects of rare earth element lanthanum on the microstructure of copper matrix diamond tool materials

Effects of rare earth element La on the microstructure of Cu matrix diamond tools were researched under the conditions of various materials components and the process parameters in order to improve materials properties. SEM,XPS and X-ray were used to investigate the fracture section, microstructure and the element valence in materials. The results shown that the combination of rare earth element La and transition element Ti is advantageous to the bonding state between diamond particles and matrix, so it can improve the materials properties. Suitable sintering temperature is 790℃.     

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。      

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。      

混合稀土氧化物对镁质耐火材料结构与性能的影响

研究了添加Y2O2的混合稀土氧化物对镁质耐火材料的烧结性、力学性能和显微结构的影响。结果表明：添加含Y2O3的混合稀土氧化物可以促进镁质耐火材料的烧结，提高材料的力学性能，同时改善材料的组织结构。含Y2O3的混合稀土氧化物的添加，使镁质耐火材料的结合方式由硅酸盐相结合转化为高熔点的稀土硅酸盐相结合，从而导致镁质耐火材料的高温强度得到显著地提高。     

影响金刚石锯切工具性能的主要因素分析

影响金刚石锯切工具性能的主要因素包括：配方设计、刀头形状及结构、金刚石的粒度及浓度、工艺过程、锯片基体、刀头与基体焊接工艺及现场使用等方面的因素。本文对国内外金刚石锯切工具的制造技术进行了综合分析。分析结果表明,采用镀覆的金刚石以及在基体中加入少量的碳化物形成元素、稀土元素,可以改善基体金属对金刚石的润湿性,增强基体对金刚石的把持力。     

磷对铜基金刚石工具胎体性能的影响

以铜、银、锡、锌、磷等为原料,采用热压快速烧结工艺制备铜基金刚石工具。研究磷对铜基结合剂抗弯强度、洛氏硬度和冲击韧性的影响;采用X衍射、扫描电镜分析结合剂的组织结构及其对金刚石的包镶能力。结果表明:磷能促进铜基结合剂的烧结,降低烧结温度,样品在400~460℃即可达到完全烧结;当烧结温度为420℃、磷含量(质量分数)为6%时,结合剂洛氏硬度达到90.4HRB,抗弯强度达到966.04MPa,综合性能最佳;加入金刚石粒度为30/35,浓度为100%时,其抗弯强度达到425.70MPa。     

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.     

磨粒真空预钎焊金刚石磨轮的研制及其加工性能分析

分别采用Cu-Sn-Ti合金、A合金稀释的Ni-Cr合金对金刚石真空预钎焊处理,将预钎焊磨粒与金属粉末混匀后热压烧结制作节块和磨轮,并进行磨轮对比磨削实验。由抗压强度、冲击韧性实验测试磨粒力学性能,由抗弯强度实验测试节块抗弯强度。由扫描电镜分析磨粒与胎体界面结合效果。结果表明:Cu基预钎焊磨粒预钎焊层分布均匀,力学性能比A-Ni基预钎焊磨粒提高;预钎焊节块抗弯强度高于常规节块;Cu基预钎焊磨粒与胎体结合致密,界面处Ti元素偏聚富集,Fe、Cu元素相互扩散,实现了牢固化学冶金结合;预钎焊磨轮加工性能明显优于常规磨轮,Cu基预钎焊磨轮锋利度比Ni基预钎焊磨轮提高约15%,实现了多层钎焊效果。