铁基金刚石锯片的热压烧结机理初探

研究了烧结温度、烧结压力、保温时间及其交互作用对铁基金刚石锯片节块及胎体性能的影响,采用正交试验和方差分析方法确定铁基金刚石锯片的最佳工艺条件,并对铁基金刚石锯片的烧结机理进行了初步的探讨。     

磨料有序排布金刚石锯片的加工性能试验研究

设计并制作了3组新型磨料有序排布烧结金刚石锯片和1组无序锯片,进行了635#花岗岩对比切割试验。对有序排布锯片的胎体磨损进行了分析,研究了金刚石浓度、锯片外径等因素对有序排布锯片锋利度与寿命的影响。研究发现:有序排布锯片边料层与中料层之间有个最佳金刚石浓度差,使得有序排布锯片具有最优的锋利度与寿命;有序锯片锋利度好于无序锯片,有序锯片切割性能较无序锯片稳定,有序排布锯片还可以减少金刚石浓度、节约金刚石用量、降低10%以上的金刚石材料成本。     

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。      

高Sn含量Cu–Sn预合金粉热压烧结行为及性能的研究

为了研究烧结工艺对高Sn含量Cu-Sn预合金粉金刚石工具性能的影响,通过正交实验,采用极差分析方法确定各因素的影响显著性和优化参数组合,并借助SEM、金相显微观察、力学性能测试等方法对比分析实验结果。结果表明:烧结试样密度、硬度、耐磨性的影响因素大小为烧结温度保温时间保压压力;抗弯强度的排序则为烧结温度保压压力保温时间;烧结工艺参数为440℃、180s、10 MPa时性能最佳,可作为最优化参数组合。     

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.     

预合金粉在金刚石工具中的应用研究

预合金粉的品种繁多,性能可设计、调节范围极其广大,适用于多种金刚石工具,满足各种使用条件,可用于多种生产工艺流程,用户只需通过调节金刚石的品级、浓度、粒度,即可调配出各种用途性能的胎体,节省金刚石制品的研发费用,节约能耗,提高生产效率。实验结果表明:预合金配方粉可提高胎体抗弯强度18%,扩大了烧结温度的范围,提高了锯片切割寿命48%。     

烧结工艺对SiC_P/Al复合材料性能的影响

通过机械球磨法制备了SiCP/Al复合材料,采用粒径分析研究了复合粉末的粒度变化以及最优化的球磨时间。对复合粉末进行压片烧结处理,研究了烧结温度和保温时间对复合材料物相、形貌与性能的影响。结果表明:该复合材料的性能受烧结温度与保温时间的影响显著,烧结温度过高或保温时间过长会使材料过烧,晶粒发生异常长大,使该复合材料的硬度、电阻率和气孔率降低;烧结工艺为550℃×2 h时,该复合材料的硬度、电阻率和气孔率最佳。     

激光焊接锋利型小锯片配方的研制

激光焊接小锯片刀头是通过热压烧结而成，其刀头比以往整体的烧结的刀头致密，但锋利度不够，针对如何提高激光焊接小锯片的锋利性问题，本文主要研究了铁含量，添加元素成分以及金刚石品质，浓度，粒度等对锯片锋利度的影响。     

高温高压法制备金刚石/铜复合材料的研究

采用高温高压法制备金刚石/铜复合材料。研究金刚石体积分数、烧结压力、保温时间、烧结温度、金刚石表面金属化对金刚石/铜复合材料热导率及热膨胀系数的影响。实验表明:金刚石体积分数70%,烧结压力2 GPa,烧结时间300 s,烧结温度1200℃时,金刚石/铜复合材料热导率达426 W/（m·K）。      

实际烧结条件下铁元素对金刚石形貌和性能的影响

本文以还原铁粉为结合剂,通过金刚石工具实际制备条件下的烧结试验,分析了在实际生产环境下,铁元素对金刚石的形貌和性能的影响,总结了在铁元素作用下,烧结温度和保温时间对金刚石冲击韧性等机械性能以及形貌的影响规律.结果表明:随着温度的升高和时间的延长,铁元素对金刚石冲击韧性的影响愈加严重,但在一定的温度、时间范围内,铁元素对金刚石冲击韧性的影响并不明显,可以在T=900℃～1100℃t≤15 min范围内选择合适的工艺规范;铁元素的加入,对金刚石的抗静压强度影响不大;在一定的温度和保温时间等条件下,铁元素对金刚石形貌的影响主要表现在表面的刻蚀,从而在金刚石表面形成蜂窝状结构,这种作用优先发生在{100}面族.     

多孔含硼金刚石多晶体的制备与结构研究

本文介绍了一种多孔含硼金刚石多晶体的制备方法.以含硼金刚石微粉为原料,Co合金为粘结剂,高温高压烧结制备D-D键合的金刚石多晶烧结体.烧结体经强酸处理,蚀出残余的金属,得到多孔含硼金刚石多晶体.实验结果表明:温度在金刚石-钴共熔温度以上,压力在6.0GPa左右,粒度在W20～W28之间,金属含量在14～16vol%范周内,易于获得D-D键合的多孔金刚石烧结体.保温较短时,金刚石烧结不充分,晶粒结合松散,得到的多孔材料孔径较大,但烧结体强度很低.延长保温时间,烧结充分,致密性增加,但孔径减小.     

电火花烧结制品中金刚石表面不同镀层对其性能的影响

本文研究了表面镀覆Ti及Ti Ni的金刚石在电火花脉冲放电烧条件下表面镀层与镀层之间、镀层与金属颗粒之间的放电及熔焊现象，镀层对制品抗折强度及颗粒出露高度的影响。研究表明，表现具有金属性质的镀覆Ti及Ti Ni镀层金刚石能够参与粉末冶金过程中的脉冲放电烧结，增加了金刚石颗粒与基体金属的把持能力，从而大幅度提高了制品的抗折强度及颗粒出露高度，进而大幅度提高了金刚石工具的寿命及锋利度。     

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。     

混凝土专用激光焊锯片的研制

针对目前公路用混凝土锯片存在的问题，本文研究了刀头胎体成分、钴含量、金刚石、不同碳化钨粉料以及烧结工艺对锯征锋利性和寿命等方面的影响，研制出了一种既锋利又耐切的混凝土专用锯片。     

热压工艺参数对WC-Cu基胎体力学性能的影响

在深部钻探中,WC-Cu基金刚石钻头胎体被广泛使用。为了提高钻头使用性能,在同一胎体配方下,采用正交试验方案对热压参数进行设计,并烧制试样进行抗弯强度和显微硬度测试。通过方差和极差分析不同烧结温度(A)、烧结压力(B)、保温时间(C)、冷却方式(D)对金刚石钻头胎体力学性能的影响。试验结果表明:对纯胎体和含金刚石胎体抗弯强度影响的顺序为A>D>B>C;对胎体维氏硬度影响的顺序是A>C>B>D。本次正交试验中的最优理论烧结参数为A₃B₃C₁D₄,即烧结温度为960 ℃、烧结压力为16 MPa、保温时间为3 min、冷却方式为400 ℃保温炉冷。此时,与理论参数最接近的工艺试验结果为:纯胎体抗弯强度为983.33 MPa、硬度为437.40 HV,金刚石胎体试样抗弯强度为525.00 MPa。      

加工电熔锆刚玉砖用电镀金刚石磨轮的研制和应用

电熔锆刚玉砖是玻璃熔窑最重要的耐火材料,该砖结构致密、热稳定性高、耐磨性好、抗蚀能力强,只有超硬磨料才能对锆刚玉砖表面进行有效磨削。本文通过复合电镀方法研制和生产金刚石磨轮,并给出了复合电镀金刚石磨轮的工艺流程。在研制过程中,对金刚石磨轮的基体和胎体进行了优化设计,分析了金刚石质量、金刚石浓度、金刚石粒度对磨削过程的影响,采用两种品级、四种粒度的金刚石按一定比例混合使用,扩大了磨轮的适用范围,提高了磨轮的自锐性,研制的电镀金刚石磨轮用于磨削锆刚玉砖耐火材料,其平均使用寿命达到168．36m^2,与热压焊接金刚石磨轮比较,平均寿命和磨削效率分别提高16．5％和20％。使用结果表明：电镀金刚石磨轮是最适合磨削加工电熔锆刚玉砖的金刚石工具,加工后的锆刚玉砖具有精确的几何形状和高光洁度的表面,同时,选择合适的金刚石磨轮和合理的磨削参数,对电镀金刚石磨轮的使用寿命和磨削效率以及锆刚玉砖的加工质量有重要影响。     

Preparation a nickel-aluminide bonded diamond tool by self-propagating high-temperature synthesis and strengthening by nickel-chromium-phosphorus alloy and copper

Metal bonded diamond tools are normally manufactured by hot-press sintering, which is a high energy consuming process and using a large number of graphite moulds as well. Graphite dust is hazardous to operator's health and environment in machining of graphite mould. In present study, a metal bonded diamond tool is manufactured by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) without hot press sintering and consuming of graphite moulds. In order to improve bonding of diamond grit and flexural strength of the tool for this method, nickel‑chromium‑phosphorus alloy and copper are introduced into nickel‑aluminum SHS in present study. The influence of nickel‑chromium‑phosphorus alloy and copper content on the combustion processes, the thermal behaviors, and the microstructures of the synthesized composite bonds are examined in detail. A diamond tool based on the optimized composite is prepared, and the grinding performance is examined. The results reveal that the addition of nickel‑chromium‑phosphorus alloy and copper inhibited the SHS reaction of nickel‑aluminum and reduced the combustion velocity, combustion temperature and reaction exothermic enthalpy. Copper can significantly improve flexural strength of the nickel aluminide bond. However, the maximum of nickel‑chromium‑phosphorus alloy or copper is about 60 wt% to sustain the SHS. A homogeneously dispersed and interconnected nickel-chromium-phosphorus phase in the matrix of nickel aluminides can be obtained with addition of over 40 wt% nickel‑chromium‑phosphorus alloy. A continuous chromium rich layer, composed of chromium carbide, has been formed at the interface between diamond grit and matrix, which renders a chemical bond of diamond grit. On the basis of the addition of 40 wt% nickel‑chromium‑phosphorus alloy and 10 wt% copper, an interconnected nickel‑chromium‑phosphorus phase for strong bonding of diamond grit and a flexural strength up to 700 MPa are achieved, which is considered as an excellent candidate material for diamond tools. The grinding test shows that the diamond tool owns a sound machining ability on the granite, and the diamond grit can be well retained and protruded.