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...     

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%。     

Y2O3对铁基金刚石工具性能的影响

采用正交试验方法研究热压压力、烧结温度和Y₂O₃含量等3个因素对铁基胎体硬度、致密度、抗弯强度和断口微观形貌等的影响,并获得较优的烧结工艺参数。在此基础上,制备含Y₂O₃的铁基金刚石工具,并对其断口形貌、耐磨性和锋利度等进行检测及分析。结果表明:含Y₂O₃的铁基结合剂胎体,其相对密度和硬度的影响因素次序为Y₂O₃含量＞烧结温度＞热压压力,抗弯强度的影响因素次序为烧结温度＞Y₂O₃含量＞热压压力;且Y₂O₃能促进铁基金刚石胎体组织的致密化,降低其烧结温度。在烧结温度为780 ℃、热压压力为51 kN的较优烧结工艺下,适量的Y₂O₃能使金刚石工具的孔隙率减小、黏结状况改善,并增强黏结剂对金刚石磨粒的把持能力。      

基于Bi2O3-B2O3体系的陶瓷结合剂金刚石砂轮制备及其对单晶硅的磨削性能

针对陶瓷结合剂烧结温度高的问题，提出一种基于Bi₂O₃-B₂O₃的新型低温陶瓷结合剂。分析添加纳米SiC和纳米ZrO₂对结合剂物相组成、流动性和力学性能的影响，并探索添加核桃壳粉造孔剂对金刚石砂轮微观形貌的影响；制备基于Bi₂O₃-B₂O₃体系的陶瓷结合剂金刚石杯形砂轮，测试其对单晶硅晶圆片的磨削性能。结果表明：添加纳米SiC会导致陶瓷结合剂中出现一定量的Bi单质，破坏结合剂的[BiO₄]玻璃网络；添加纳米SiC及纳米ZrO₂后，结合剂的流动性降低；随烧结温度上升，结合剂的流动性、抗弯强度和硬度有增大的趋势，在560℃烧结时结合剂的抗弯强度和硬度达到最大。随着造孔剂含量的增大，砂轮中大气孔的数量显著增多、尺寸显著增大。在砂轮线速度为12.56 m/s，工件转速为5.23 m/s，进给速度为0.1μm/s条件下，使用以M10/20金刚石(粒度号为80...     

铬对金刚石润湿性和把持力的影响

以Al基结合剂为基体,研究了加入不同质量分数Cr的Al-Cr合金对金刚石的润湿性的影响。以Al-Cr合金为基体,加入金刚石,用热压烧结的方法得到金刚石节块,测量了节块的抗弯强度。实验结果表明:在Al中加入质量分数为3%和5%的Cr对金刚石的润湿性没有改善,但可提高把持力。把持力提高的原因是Al基基体和金刚石之间反应生成了一层中间物,加强了Al基结合剂和金刚石之间的黏结,提高了胎体对金刚石的把持力。     

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.     

多孔金属结合剂金刚石砂轮节块的抗弯强度研究

为平衡多孔金属结合剂的孔隙率和磨削强度,使用不同质量配比的造孔剂和钎料、不同粒度尺寸和浓度的金刚石磨料制备砂轮节块并测试其抗弯强度。实验结果表明:造孔剂会削弱节块的抗弯强度,而钎料能增加节块的抗弯强度;金刚石磨粒对节块的抗弯强度影响较小,金刚石颗粒越细,节块的抗弯强度越高。根据实际生产要求调节原料配比,可以在满足磨削强度要求的同时保证最佳孔隙率。      

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.     

两种合金化铜基钎料真空钎焊金刚石

采用机械合金化CuSn/TiH_2粉末和气雾化Cu-Sn-Ti钎料粉末对金刚石的进行真空钎焊实验,从金刚石钎焊形貌、界面生成物成分、钎料与基体结合情况、金刚石磨损形态等对比分析了两者的钎焊性能。研究表明:当钎焊温度为920℃,保温时间为10 min时,二者均能实现金刚石的高强度把持;气雾化Cu-Sn-Ti钎料在金刚石界面生成一层连续且致密的TiC层,而机械合金化CuSn/TiH_2粉末生成的TiC层相对较薄;两种钎料真空钎焊金刚石的钎焊性能较好,没有出现热刻蚀现象;真空钎焊金刚石磨粒在切削过程中主要经历了小块破碎、大块破碎以及磨平等正常磨损阶段;机械合金化Cu-Sn/TiH_2粉末钎焊的金刚石磨钝后出现了少数磨粒脱落的情况,但其脱落不会对磨具的整体切削性能产生影响,且其粉末制备成本低,在金刚石钎焊工艺中可考虑采用。     

热压烧结工艺参数对超硬磨料砂轮节块性能的影响

金属基金刚石砂轮具有把持力大和使用寿命长等特点,其传统制备方法常采用高温烧结成型,但高温烧结会对磨粒产生较大的热损伤,影响砂轮的性能和使用寿命。热压烧结比常压高温烧结的成型温度低,能有效减少金刚石磨粒的热损伤问题。本研究采用热压烧结方式来制备铜基结合剂金刚石砂轮节块,磨粒平均粒度尺寸为27 μm。设计三因素三水平正交试验,探讨热压烧结工艺参数对金刚石砂轮节块密度、硬度和抗弯强度等物理、力学性能影响。结果表明:当烧结温度为650℃、烧结压力为25 MPa、保温时间为150 s时,金刚石砂轮节块的力学性能最好,并且实现了金刚石磨料与结合剂间牢固的冶金结合。      

P-G法制备纳米金刚石低温陶瓷结合剂复合烧结体

使用高分子网络凝胶法（polyacrylamide-gel method,简称P-G法）制备纳米金刚石（nano-diamond,ND）-低温陶瓷结合剂复合烧结体,并设计4种不同金刚石添加量来制备试样条,然后考察二氧化硅包覆纳米金刚石（ND@SiO₂）在陶瓷结合剂中分散的均匀性,并对比分析试样的物相、抗弯强度和显气孔率。实验结果表明:利用P-G法制备的试样中的金刚石浓度从25%增加到100%时,ND@SiO₂在凝胶体中分散均匀,无明显团聚现象;其烧结温度范围为670~720℃,抗折强度达到66.4~87.6 MPa,气孔率为10.2%~22.4%。      

ZnO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃结晶行为及对金刚石磨料的润湿性

为改良微晶玻璃结合剂,以熔融法制备锌铝硼硅系微晶玻璃,研究硼硅比和烧结工艺对其热学、力学性能,析晶行为,显微结构及对磨料的润湿性的影响。发现:硼含量增多,锌铝硼硅系玻璃的热膨胀系数升高、耐热性下降、抗弯强度先升高后降低;硼含量过高时,结合剂完全包覆磨料,不利于磨削加工。另一方面,硅含量增多,玻璃的黏度增大、对磨料的润湿性能变差;硅含量过高时,试样抗弯强度不足。ZABS系微晶玻璃的最佳配比w_B:w_Si=1:1。热处理工艺为710℃时保温2 h,得到的试样的热膨胀系数为5.132 7×10-6℃-1,抗弯强度达78 MPa,对磨料的润湿性好。      

保温时间对低温陶瓷/Cu-Fe-Sn基结合剂磨具性能与结构的影响

采用粉末冶金法制备低温陶瓷/Cu-Fe-Sn基结合剂金刚石磨具。结合材料电子万能试验机、SEM、XRD等检测手段,研究了保温时间对低温陶瓷/Cu-Fe-Sn基结合剂磨具性能与结构的影响。结果表明:当热压烧结保温时间为8min时,低温陶瓷/Cu-Fe-Sn基结合剂磨具有最佳的力学性能（抗弯强度285.6 MPa,冲击强度10.88kJ/m2）;保温时间延长促进了低温陶瓷在金刚石表面铺展润湿,保温8min时,低温陶瓷/Cu-Fe-Sn基结合剂可达到最佳的机械嵌合,提高结合强度。      

纳米Ti（C,N）对CBN磨具用陶瓷结合剂性能的影响

本实验选用Na₂O-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃系统作为基础陶瓷结合剂体系,向陶瓷玻璃料中分别加入2%、4%、6%、8%质量分数的纳米Ti（C,N）制得纳米陶瓷结合剂。采用CMT4504型电子多功能试验机、LCP-1差热膨胀仪和Stemi 2000-C金相显微镜等测试分析仪器,分别对不同含量纳米Ti（C,N）的结合剂进行抗折强度、差热分析、显微结构分析和流动性等性能检测,分析不同含量纳米Ti（C,N）对结合剂的影响。结果表明:加入2%、4%、6%、8%质量分数的纳米Ti（C,N）后,陶瓷结合剂流动性范围为179.80%~193.33%,抗折强度为33.55~116.38 MPa。其中,加入6%质量分数纳米Ti（C,N）陶瓷结合剂的性能最佳,抗折强度比基础陶瓷结合剂增加了39.92 MPa,流动性增大了22.9%,综合性能得到改善。      

还原气氛热压烧结技术及其节能减排效益的研究

采用还原气氛带压的钟罩炉烧结(以下简称还原热压烧结)和传统热压烧结两种方式制备金属结合剂试样条和金刚石节块,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、硬度计、电子万能试验机、磨耗比测定仪和氮/氧分析仪等手段,研究两种烧结技术制备的金属结合剂试样条和金刚石节块的微观组织与宏观性能。结果表明,利用两种不同的烧结方式制备的金属结合剂试样条在微观上表现物相结构相同,低熔点Cu-Zn合金组份没与高熔点Fe-Ni合金组份产生冶金结合;在宏观上还原热压烧结制备的金属结合剂试样条的硬度略低于传统热压烧结的,而其抗弯强度和耐磨性均较优。与传统热压烧结工艺相比,还原热压烧结技术在低温低压下既可提高结合剂对金刚石的把持力,又可降低金刚石的热腐蚀。此外,利用还原热压烧结技术能大大降低成本和减少废气的排放。在实际产品应用中,利用还原热压烧结技术制备的φ350 mm金刚石锯片深受国内外客户的好评。     

十二烷基苯磺酸钠对陶瓷结合剂及金刚石分散性的影响

采用溶胶–凝胶法制备陶瓷结合剂粉末和陶瓷结合剂/金刚石混合粉末以及相应的块体材料。研究分散剂（十二烷基苯磺酸钠）质量分数为0～4.02%时,其对陶瓷结合剂物相、耐火度、弯曲强度和热膨胀系数等的影响,以及其对M2.5/5金刚石在陶瓷结合剂/金刚石混合粉末中分散性的影响。结果表明:分散剂质量分数为1.34%时,陶瓷结合剂的耐火度、弯曲强度和热膨胀系数与未添加分散剂时相比未发生明显变化,其中耐火度为700 ℃、弯曲强度为45 MPa 、热膨胀系数为4.3×10?6 ℃?1;当分散剂的质量分数从1.34%增加至4.02%时,陶瓷结合剂的耐火度降至600 ℃,弯曲强度降至28 MPa,热膨胀系数增至7.5×10?6 ℃?1;分散剂质量分数为1.34%时,M2.5/5金刚石均匀分散在陶瓷结合剂/金刚石复合材料中,且未引起复合材料的性能变化。      

ZrSiO4 对低温陶瓷结合剂预熔玻璃料结构与性能的影响

在Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂系低温陶瓷结合剂中添加不同含量的ZrSiO₄添加剂,用差示扫描热分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜等研究ZrSiO₄含量对低温陶瓷结合剂结构与性能的影响。结果表明:ZrSiO₄含量增加,陶瓷结合剂耐火度无明显增加,其热膨胀系数在一定范围内降低;且当ZrSiO₄质量分数为4%时,陶瓷结合剂结构致密,微观状态均匀,陶瓷结合剂的综合性能最佳,其抗折强度为57.37 MPa,显微硬度为855.59 MPa。      

纳米稀土氧化物对陶瓷结合剂的强韧化

为提高CBN砂轮用陶瓷结合剂的强度与韧性,以不同体积分数的纳米CeO₂、Sm₂O₃、Y₂O₃、La₂O₃、Er₂O₃与基础结合剂形成复合结合剂,并通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征其物相和显微结构,通过三点弯曲、单边切口梁等测试方法测试其机械性能。实验结果表明:添加体积分数2%的纳米CeO₂或纳米Er₂O₃后,试样的抗折强度分别为187 MPa和194 MPa,比基础结合剂的165 MPa分别提高了13.3%和17.6%,而其他3种纳米稀土氧化物没有表现出增强作用。5种纳米稀土氧化物均可增加基础结合剂的韧性,但Er₂O₃的效果最明显,在体积分数为2.5%时,试样的断裂韧性为2.7 MPa·m1/2,比基础结合剂的1.3 MPa·m1/2提高了108.2%。以含纳米Er₂O₃体积分数2%的复合结合剂与CBN磨料（浓度200%）混合制备试样,发现该复合结合剂对CBN颗粒的润湿良好,试样的抗折强度为102 MPa。      

氧化铝空心球对树脂结合剂金刚石磨盘磨削蓝宝石的影响

为改善蓝宝石研磨效果,在树脂结合剂金刚石磨盘中添加氧化铝空心球。通过力学性能测试、SEM扫描观测和实际磨削实验,研究空心球粒径及体积分数对树脂结合剂强度和磨盘性能的影响。研究表明:试样抗折强度随空心球粒径和比例的增大而降低;当添加空心球的体积分数为30%时,空心球粒径对试样抗折强度的影响基本消失。磨削实验证明:添加氧化铝空心球可提高蓝宝石磨削时的效率,并改善蓝宝石的表面粗糙度。添加体积分数为20%的空心球的磨盘在磨削过程中具有最好的综合磨削性能,与不加空心球的磨盘相比,磨削效率提高82.6%,表面粗糙度降低至R_a 0.249μm。