聚晶金刚石与高速钢的真空钎焊工艺研究

为了实现聚晶金刚石(PCD)与高速钢的连接,采用Ag-Cu-Ti-In钎料进行真空钎焊,通过Box-Behnken响应曲面法设计选取了钎焊温度、加热电流、保温时间作为试验因素,以焊后钎料层的显微硬度与钎料在PCD表层的铺展面积为响应指标优化钎焊工艺参数.使用优化的工艺参数对PCD刀具和高速钢进行真空钎焊试验,利用显微硬度计、三维数字显微镜及能谱仪分别对焊后的钎料层显微硬度、结合界面微观结构和钎料元素分布进行了分析.结果 表明:Ag-Cu-Ti-In钎料与PCD之间发生了元素扩散,实现了PCD与高速钢之间的连接,钎焊工艺的最优参数分别为钎焊温度900℃,加热电流500 A,保温时间13 s.     

金刚石与钛的原子热压扩散行为的分子动力学模拟

应用分子动力学方法模拟了金刚石与钛在热压扩散过程中的原子扩散行为,模拟了不同扩散温度下金刚石与钛界面的原子扩散过程,得到了界面的原子浓度分布、扩散速度以及模拟扩散系数值;采用热压扩散法在金刚石表面镀覆钛层并测量界面的扩散带宽度。研究结果表明：在热压扩散过程中C原子的扩散速度大于Ti原子;随着扩散温度的升高,原子存在低速和快速两个扩散阶段。通过热压扩散的分子动力学模拟对模拟的扩散系数进行数据拟合,能够确定C和Ti原子的扩散因子和扩散激活能,从而简单、有效地确定原子的扩散系数计算公式。金刚石与钛扩散带宽度的计算值与实测值相近,应用分子动力学方法获得的原子扩散系数公式是可行的。