钎焊金刚石工具性能影响因素研究

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钎料性能影响因素

钎料：（1）熔点：熔点不能高于金刚石石墨化温度，也不能过低，若熔点太低，则在磨削过程中，可能因为较高的磨削温度导致钎料软化，造成磨粒过早脱落。

目前， Ni-Cr 钎料应用最广泛，但其钎焊温度较高（ 900℃以上），金刚石有石墨化的倾向，影响钎焊金刚石的强度和工具寿命。

一种思路：（常用钎料为镍基合金→钎焊温度太高使金刚石石墨化→通入磷蒸汽降低镍基合金熔点→含磷的钎焊把持力不够→用镀Ti、Cr金刚石改善结合强度）（2）润湿性：钎料对金刚石具有良好的浸润、扩散作用。

较好的浸润、扩散作用可以保证钎料与金刚石磨粒之间形成牢固的化学冶金结合，提高钎焊强度。

张凤林等通过在钎料合金中添加Cr 、Ti 金属粉，改善了钎料合金对金刚石的润湿性能。

（3）稳定性：钎料应具有稳定、均匀的成分，以减少钎焊过程中的偏析现象和易挥发元素的损耗。

（4）强度：钎料具有一定的强度和硬度。

在磨削过程中，如果钎料强度和硬度不够，那么将导致自身快速磨损，失去对磨粒把持能力。

Khalid 等通过分析金刚石、钎料和基体三者之间的界面，发现 Ti 元素的加入也使钎料本身的强度增大，耐磨性增大，但是Ti 含量过多，会导致合金熔点升高，以及金属化合物增多，钎焊接头脆性增大。

（5）残余应力：避免由于物理性能的不匹配导致金刚石与钎料截面处产生较大的残余应力。

金刚石镀膜:金刚石镀膜是指在金刚石表面镀覆一层亲和性金属，并且使镀层与金刚石之间发生牢固的化学键合，降低金刚石的表面能，使之易于被金属结合剂所浸润，改善金刚石表面的可焊性，实现金刚石与金属之间的强力冶金结合。

马伯江等通过使用表面镀覆了一层非晶态碳膜的金刚石颗粒进行钎焊实验，发现浸没在钎料层下面的金刚石表面生成了形核质点分布较均匀的铬碳化合物，钎料对金刚石具有良好的钎焊效果。

邓朝晖等利用 Cu-10Sn-5Ti 钎料粉末在钢基体上真空钎焊镀 Ti 金刚石，发现金刚石由于镀 Ti 层的保护隔离作用，大大降低了热损伤和石墨化，且金刚石的晶型完整。

对目前金刚石磨具钎焊工艺分析

对目前金刚石磨具钎焊工艺分析金刚石磨具是一种高硬度、高强度的耐磨材料，具有优异的耐磨性、高热稳定性和化学稳定性，并且可以耐受极高的压力。

这使得金刚石磨具的应用范围非常广泛，如在磨削、修整、切割、打磨等领域都得到了广泛的应用。

金刚石磨具作为一种高精密度机械零部件，制作工艺对其品质和性能影响非常显著。

本文将对目前金刚石磨具钎焊工艺进行分析。

一、金刚石磨具钎焊概述金刚石磨具的加工采用的主要是钻头钻孔加工以及钎焊技术的应用。

传统的金刚石磨具的制作方法即是采用焊接技术，将金刚石和金属基体通过焊接的方法连接在一起。

在目前的金刚石磨具钎焊过程中，常用的金属基体包括钨、钼、钛、铜、铝等。

而金刚石多采用人造金刚石和天然金刚石。

钎焊工艺流程如下：1. 材料准备：金刚石、金属基体、钎料、流动剂。

2. 加热：将金属基体加热到钎料的熔点，使其熔化。

3. 布料：在金属基体上涂布流动剂，并将金刚石放置在其上。

4. 钎接：将熔化的钎料浸入流动剂中，形成钎接液，液体通过表面张力作用将金属基体和金刚石牢牢钎接在一起。

5. 冷却：冷却工件，使其形成坚固的结合。

二、不同金属基体对钎焊影响分析钎焊金刚石磨具时，不同金属基体的选择对钎接质量和加工性能都有很大的影响。

常见的金属基体有铜、铁、钨和钼。

1. 铜基体：铜基体钎焊早期应用非常广泛，其密度小，导热性好，热膨胀系数小，因此容易焊接，并且金刚石与铜的密合性很好，但其软度较高，难以满足高精度和高要求的应用。

2. 铁基体：铁基体钎焊容易，但其承受高负荷时容易发生变形，且铁基体可能难以与金刚石粘合，需要采用表面处理技术。

3. 钨基体：钨基体的加工精度和硬度非常高，其粘合能力较好，但密度大、抗腐蚀能力较差。

4. 钼基体：钼基体钎接效果最好，其具有高硬度、高强度、稳定性好、高耐腐蚀性和高温特性优点。

钼基体的金刚石磨具在应用中得到了广泛认可。

三、钎焊工艺常见问题及解决思路1. 粘接层脱落问题：在钎接过程中，粘接层的质量对工作效果有着决定性影响。

钎焊单层金刚石工具研究现状

中图分类号：Ｔ４４Ｇ５
文献标志码：Ａ
０引言
１钎焊工艺
硬脆材料，如石材、玻璃、陶瓷等普通建筑材料，以及宝石、半导体、工程陶瓷、光学晶体、磁性
材料、生物陶瓷等高档先进工程和功能材料的加工，
首先要对金刚石具有足够的活性，要包含强碳化物形
其他磨料相比，具有极高的硬度、高相对耐磨性、热
导率和抗压强度ｎ。因此，金刚石工具是硬脆材料］
切割、磨削等加工的最常用工具。在金属结合剂金
周玉梅张凤林．
（．恺农业工程学院机电工程学院，广东广州５０２；２广东工业大学机电工程学院，广东广州５００）１仲１２５．１０６
摘要：与单层电镀金刚石工具相比，钎焊单层金刚石工具由于金刚石出刃高，容屑空间大，金刚石与基体之间的结合强度高而成为近年来超硬材料工具的热门研究领域。本文分别从钎料及钎焊方式、金刚石有序排布、界面微观结构及界面热力学与动力学以及钎焊工
刚石工具的制造工艺中．烧结和电镀是２种最主要的
制造方法。由于金刚石与结合剂之间的结合强度较

金刚石工件的钎焊

金刚石工件的钎焊金刚石是目前世界上发现并在工业上能大量使用的最硬的材料。

它除了具有超硬特性外，有独特的力学、光学、声学、热学及电学性质，很难找到一种想金刚石这样集多种优异性能于一身的材料。

它既是一种重要的超硬材料，同时也是一种具有特殊用途的新型功能材料。

金刚石晶体结构中，碳原子拥有四价状态，即sp3杂化状态。

金刚石结构的基本特点是每个碳原子与四个邻近的碳原子共用四对价电子，形成4个共价键与周围的原子连接，形成一个四面体。

其键长均0.154mm，它们的方向性很强，分别指向以碳原子为中心的正四面体的四个顶角。

金刚石晶体是由许多四面体叠加而成。

共价键是饱和键，具有很强的方向性，因使金刚石具有很大的强度。

由于在结晶晶格中碳原子形成的正四面结构在空间的排列有两种形势，从而存在着立方晶系和六方晶系两种金刚石结构。

在金刚石的各种性能中，硬度、耐磨耗性和刚度性能最具特色。

金刚石是迄今地球上最硬的天然物质，在莫氏硬度，金刚石的莫氏硬度为10。

莫氏硬度1~9级之间几乎为等间隔的，而9~10级之间不符合这一等差排列梯度。

碳化硅（Sic）和刚玉（Al2O3）的莫氏硬度为9，碳化钨（WC）为9.5。

金刚石的硬度是刚玉硬度的5倍，石英的12倍，碳化钨的4.7倍，碳化硅的4倍，碳化硼的3.7倍，立方氮化硼的2倍。

需要注意的是，金刚石的硬度呈各向异性，不同晶面和不同方向上的硬度不同。

金刚石的体积弹性模量为5.42×105MPa，比公认体积弹性模量非常大的钨还要大。

虽然金刚石的抗压能力很强，而抗拉强度则不高（硬脆性）。

金刚石的磨耗量因摩擦方法不同而有很大变化，用于钻头的人造金刚石烧结体的磨耗比一般在1：3×104 ~ 1：8×10之间；用作拉丝模的磨耗比在1：105 ~ 1：3×105之间。

由于碳原子稳定特性，以及金刚石是强共价键结合，因而金刚石在常温下的化学性质非常稳定，耐磨碱及其他化学药物的腐蚀。

钎焊金刚石磨具加工石材的磨损和工艺参数优化

钎焊金刚石磨具加工石材的磨损和工艺参数优化石材异性制品中存在尤为突出的两个问题:加工成本高,加工效率低。

而在石材制品的加工过程中金刚石刀具是决定加工成本和效率的关键。

本课题首先选定Ag、Cu、Zn、Ni、Co、Mn作为钎料的主要组成元素焊料配方,共配制了6种合金,经过综合比较合金的熔化温度、抗剪强度和钎焊工艺性,最后选定3种合金作为钎焊单晶金刚石磨粒的钎料。

其中对Ag-Cu-Ti钎料以合金箔和AgCu共晶合金箔与Ti箔共同使用两种形式进行了焊接试验,在焊接试验中建立了二次感应钎焊新的工艺方法。

在数字显微系统下观察钎焊后工具的微观形貌,分析钎焊时间对钎焊质量的影响。

Ag-Cu-Ti合金箔钎料的溶化温度为890℃,钎焊温度为940℃,选择比钎料溶化温度高50℃的温度作为钎焊温度可使焊接界面达到较高的结合强度。

在940℃的钎焊温度下,真空钎焊无镀膜金刚石磨粒与45钢基体,用Ag-Cu-Ti合金箔钎料的焊接强度比用AgCu共晶合金箔与Ti箔复合钎料的焊接强度高。

在研究了金刚石的钎焊工艺和刀具磨损规律的基础之上,为了提高石材的加工效率并减少刀具磨损量,利用钎焊金刚石刀具加工花岗岩和大理石两种石材来进行对比试验研究。

在实验过程中,工艺参数选取切削速度、进给速度和切削深度三个因素,每个因素又选择三个水平,利用正交实验设计方法进行实验研究。

综合考虑大理石和花岗岩加工过程的切削力和切削效率的变化趋势,利用趋势图和极差分析,得出了莱阳绿大理石加工时切削力最佳的工艺参数组合为切削速度为15mm/s,进给速度为4.0mm/s,切削深度为3.0mm。

而巴西黑花岗岩的最佳工艺参数组合为切削速度17mm/s,进给速度为4.0mm/s,切削深度为2.0mm。

通过对实验结果进行方差分析,研究工艺参数对切削力和切削效率影响的显著性。

得出进给速度对切削效率和切削力有较大的影响,而切削深度有显著的影响。

通过回归分析,建立了切削力的数学模型。

钎焊技术在金刚石工具中的应用

钎焊技术在金刚石工具中的应用? 钎焊技术在金刚石工具中的应用钎焊技术在金刚石工具中的应用摘要：简要介绍了金刚石工具、工具分类及其制造过程中用到的钎焊技术，分析了金刚石颗粒与基体的连接原理与形式，就金刚石工具行业国内外发展状况评述了钎焊技术的相应发展，阐述了预合金粉末的扩散钎焊现象及有益作用，探讨了钎焊材料、钎焊工艺和钎焊设备的协同规律，提出了金刚石工具行业钎焊技术的发展方向，为国内金刚石工具和焊接行业发展研究提供参考。

关键词：金刚石金刚石工具钎焊材料钎焊技术 1 金刚石工具及其分类金刚石是集多种优异性能于一身的功能材料，它是迄今为止所发现的硬度最高的天然材料，它独特的光学、热学、力学特性又强化了它在功能材料中的地位。

金刚石分为天然金刚石和人造金刚石两大类，其中人造金刚石又有单晶和聚晶之分，这三类金刚石均可用于制造金刚石工具。

近几年，全球人造金刚石产量已达到150亿克拉，中国的人造金刚石产量稳居世界第一。

中国的金刚石工具后发先至，近二十年得到了飞速发展，不仅产量居世界第一，而且发展了品种齐全的新型工具。

金刚石工具的应用领域非常广泛，主要用于石材加工、陶瓷改型、地质钻探、石油钻井和矿业开采行业，在建筑、建材、机械加工、光学玻璃和珠宝加工及电子电器行业也有重要地位[1]。

现代制造业对金刚石工具的需求越来越多，高端装备制造更是越来越依赖金刚石刀具的发展，高速、超速、高精、超精切磨，尤其是硬脆和高硬材料的加工已经离不开金刚石工具[2]。

根据用途，可将金刚石工具分为锯切工具、磨抛工具、刀具、钻探工具、拉丝模等。

金刚石锯切工具按照形状分为金刚石圆锯片、金刚石排锯、金刚石绳锯、金刚石线锯、金刚石内孔锯等[3]。

金刚石圆锯片是目前石材、建筑行业使用最普遍的锯切工具，广泛应用于花岗岩、大理石、陶瓷、混凝土等制品的切割。

在绿色制造大潮中，金刚石圆锯片向多片组合锯方向发展，组合锯与排锯是典型；排锯是将几十根金刚石锯条并排安装在锯机的框架上，切割效率比通常使用的加砂大锯高数倍，切出的板料截面光滑平整，可显著减少磨抛工作量。

Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石的分析

Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石的分析1. 引言介绍Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石的意义和研究的背景。

2. Ni-Cr合金材料介绍Ni-Cr合金的特点、组成、性能等方面的知识，为后面的实验做准备。

3. 实验设计描述研究设计，包括实验样品的制备、实验条件、实验步骤等方面的内容。

4. 结果分析对实验结果进行分析，包括Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石的焊接效果、金刚石与Ni-Cr合金结合的情况、金刚石和Ni-Cr合金的性能影响等方面进行分析。

5. 结论总结实验结果，提出Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石的可行性、优缺点、未来发展方向等内容，并展望在金刚石磨具制造和应用领域的潜在应用价值。

一、引言随着现代科技的不断发展和进步，金刚石在制造和应用领域中扮演了越来越重要的角色。

然而，金刚石材料在实际应用中面临着一系列的挑战，例如它们容易破裂、具有复杂的形状、难以加工成百分之百的正确尺寸等问题。

为了解决这些挑战，科学家们进行了各种尝试，其中一种方法是利用Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石。

Ni-Cr合金是一种抗氧化、高温强度和耐腐蚀性能优良的金属合金。

此外，它具有相对较低的密度和良好的加工性能，使其成为制造各种工业设备和金属部件的重要材料。

然而，由于金刚石的硬度和稳定性，通常很难与其他材料牢固地结合在一起。

因此，保护气氛钎焊Ni-Cr合金和金刚石可能是一种有效的方法来解决这个问题。

本论文将对Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石的研究进行分析。

第2节将介绍Ni-Cr合金的特点、组成、性能等方面的知识，为后面的实验做准备。

第3节将描述实验设计，涵盖实验样品的制备、实验条件、实验步骤等方面的内容。

第4节将对实验结果进行分析，包括Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石的焊接效果、金刚石与Ni-Cr合金结合的情况、金刚石和Ni-Cr合金的性能影响等方面进行分析。

最后，第5节将总结实验结果，提出Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石的可行性、优缺点、未来发展方向等内容，并展望在金刚石磨具制造和应用领域的潜在应用价值。

钎料合金对钎焊金刚石界面性能的影响

第33卷第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀超㊀硬㊀材㊀料㊀工㊀程V o l.33 2021年2月S U P E R HA R D MA T E R I A LE N G I N E E R I N G F e b.2021ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ钎料合金对钎焊金刚石界面性能的影响王光祖1,崔仲鸣2,冯常财2(1.郑州磨料磨具磨削研究所,河南郑州㊀450001;2.河南工业大学机电学院,河南郑州㊀450001)摘㊀要:在钎焊金刚石工具制造过程中,金刚石/钎料/基体之间的界面反应产物和微观结构决定了钎料钎焊金刚石与基体之间的结合强度㊂因此,对界面反应产物及组织微观结构进行研究,进而探讨钎焊工艺的优化十分重要㊂文章对钎料与基体界面显微组织形貌,高频感应钎焊界面微观,钎焊层的微观组织,钎焊金刚石微结构,钎焊接头界面组织,激光钎焊界面微结构等进行了阐述,以飨读者㊂关键词:钎料合金;钎焊金刚石;界面微观组织结构;金刚石工具中图分类号:T Q164㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1673-1433(2021)01-0007-05T h e e f f e c t o f b r a z i n g a l l o y o n i n t e r f a c i a l p r o p e r t i e s o f b r a z e dd i a m o n dWA N G G u a n g z u1,C U I Z h o n g m i n g2,F E N GC h a n g c a i2(1.Z h e n g z h o uR e s e a r c hI n s t i t u t e f o rA b r a s i v e s a n dG r i n d i n g C o.,L t d.,Z h e n g z h o u450001,C h i n a;2.S c h o o l o f M e c h a n i c a l&E l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g,H e n a nU n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y,Z h e n g z h o u450001,C h i n a)A b s t r a c t:I nt h e m a n u f a c t u r i n gp r o c e s so fb r a z e dd i a m o n dt o o l s,t h e i n t e r f a c i a l r e a c t i o np r o d u c t s a n dm i c r o s t r u c t u r e a m o n g d i a m o n d,f i l l e rm e t a l a n dm a t r i xd e t e r m i n e t h e b o n d-i n g s t r e n g t hb e t w e e n b r a z e d d i a m o n d a n dm a t r i x.T h e r e f o r e,i t i s v e r y i m p o r t a n t t o s t u d yt h e i n t e r f a c i a l r e a c t i o n p r o d u c t sa n d m i c r o s t r u c t u r e,a n dt oe x p l o r et h eo p t i m i z a t i o no fb r a z i n gp r oc e s s.T h i s p a p e r h a s e l a b o r a t ed f o r t h em i c r o s t r u c t u re of t h e i n t e r f a c e b e t w e e nf i l l e rm e t a l a n dm a t r i x,t h em i c r o s t r u c t u r e o f h igh f r e q u e n c yi n d u c t i o nb r a z i n g i n t e r f a c e,t h em i c r o s t r u c t u r e o f b r a z e d l a y e r,b r a z e dd i a m o n dm i c r o s t r u c t u r e,b r a z e d j o i n t i n t e r f a c em i c r o s t r u c t u r e,l a s e r b r a z i n g i n t e r f a c em i c r o s t r u c t u r e a n d s oo n.K e y w o r d s:B r a z i n g a l l o y,B r a z i n g d i a m o n d,M i c r o s t r u c t u r e o f d i a m o n d,D i a m o n d t o o l1㊀引言钎焊工艺能在金刚石和钎料界面形成碳化物可以增加焊料对金刚石磨料的把持力,因此与传统的烧结和电镀结合剂金刚石磨料工具相比,钎焊金刚石磨料工具具有磨粒粘接牢固㊁出刃高度高等特点,在磨削过程中表现出好的磨削锋利度和长的使用寿命㊂金刚石/钎料/基体之间的界面反应产物和微观结构决定了钎料钎焊金刚石与基体之间的结合强度,其中钎焊料的合金成分起了关键的作用,本文基于该领域的最新研究成果,对在焊接金刚石磨料过程中的界面反应产物及组织微观结构进行系统的分析研究㊂收稿日期:2020-09-18作者简介:王光祖(1933-),男,教授级高级工程师,享受国务院特殊津贴㊂长期从事超硬材料研究和人才培养工作并做出了突出贡献,1989年国家科技进步二等奖,公开发表300余篇论文㊁译文㊂著书立说共13本,达800余万字㊂通讯作者:崔仲鸣(1962-),男,教授,中机生产工程分会委员㊁中机生产工程分会磨粒加工专业委员会常务委员㊁光整加工专业委员会常务委员㊁精密工程与微纳技术专业委员会委员㊂长期从事磨削加工及超硬磨料制品技术研究㊂引文格式:王光祖,崔仲鸣,冯常财.钎料合金对钎焊金刚石界面性能的影响[J].超硬材料工程,2021,33(1):7-11.2㊀钎料与基体界面显微组织形貌钎焊料与基体结合界面决定了钎焊磨料层与基体的结合强度㊂李奇林,苏宏华等[1]研究了采用A g-C u -T i 合金钎料超高频感应连续钎焊工艺金刚石界面结构及残余应力㊂借助扫描电镜,对钎焊后的金刚石界面微观结构进行了观察,图1为扫描速度约为0.5mm /s 条件下A g-C u -T i 合金与45#钢基体界面的显微组织㊂两者在界面处结合较为致密,无明显空洞和缺陷存在㊂从图1a 可以看到,钎料层组织内部黑色花纹状的相α为富A g 固溶体,以及枝晶状的β相为Cu 固溶体㊂超高频感应连续钎焊工艺能够细化A g -C u -T i 钎料晶粒的组织,有利于增强钎料层的强度,提高钎料对金刚石磨粒的把持力㊂枝晶状组织的产生,是由于钎料层快速冷却,内部原子的扩散过程落后于结晶过程[2],钎料合金的均匀化不够充分,因此,形成了枝晶状的非平衡组织㊂图1b 显示出45#钢基体与钎料结合面附近的晶粒为高温的奥氏体快速冷却后形成的板条状马氏体和珠光体组织,这能够提高基体与钎料层界面处的硬度㊂另一方面,基体表层的马氏体转变产生体积膨胀,在基体表层形成残余压应力,可以显著提高其疲劳强度和冲击强度,并降低缺口敏感性㊂图1㊀钎料-基体界面显微组织F i g.1㊀M i c r o s t r u c t u r e o f t h e s o l d e r -s u b s t r a t e i n t e r f a c e 3㊀高频感应钎焊料与金刚石界面微结构分析钎焊料与金刚石结合界面结合强度决定了对金刚石磨粒的把持作用,由于金刚石基本不与其它材料形成化学结合,所以把持力通常由焊料对金刚石磨粒包裹的机械力和通过化合物形成的黏附力组成㊂化合物的生成主要是通过焊料成分中的一些元素在金刚石表面的富集㊂图2是经过高频感应钎焊的金刚石试样在王水中深腐蚀后的S E M 形貌照片[3]㊂从图2a 可以看到高频感应钎焊后金刚石表面生成了一层反应产物,从图2b 中可以观察到沿金刚石表面切向生长的层状化合物,对该化合物的能谱分析结果见表1,在A 区域有C -C r 元素,其原子数量比约为2ʒ3,根据C -C r 相图可以推测此种切向生成的碳化物是C r 3C 2,在B 区域除了有C ㊁C r 元素存在,还发现有少量S i 元素㊂图2㊀金刚石磨粒表面碳化物形貌[3]F i g .2㊀S u r f a c e c a r b i d em o r p h o l o g y of d i a m o n da b r a s i v eg r a i n [3]8超硬材料工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2021年2月表1㊀碳化物成分T a b l e1㊀C a r b i d e c o m p o s i t i o n区域化学成分(原子百分数)C C r S iA42.0157.990B42.9844.1712.85㊀㊀根据X射线衍射分析结果确定,沿金刚石表面切向生长的层片状化合物为C r3C2㊂该化合物可以缓解因金刚石和钎料层的线膨胀系数不同而产生的应力,同时由于液态钎料对C r3C2化合物层有良好的浸润性,极大地改善了液态钎料对金刚石的浸润性,提高了钎料对磨粒的把持强度㊂4㊀钎焊基体界面的微观组织分析图3所示是C u S n T i N i钎料的钎焊层和基体界面处扫描电镜组织[4],可以看出,在界面处有胞晶状㊁等轴晶形成,各点成分见表2,可知,钎料A处C u㊁S n 原子百分比分别为89.67%㊁6.29%,可以判断A处主要是固溶少量N i㊁S n的铜基固溶体,即α-C u,钎料与钢基体处B点的T i㊁F e元素含量高,说明在界面处δ处形成了T i F e类金属间化合物,C处主要有C u㊁S n等元素,F e在高温过程中由基体扩散到钎料中,结合B点判断,C上点可能是钢基体与钎料界面图3㊀钎焊层与基体界面组织F i g.3㊀M i c r o s t r u c t u r e o f t h e i n t e r f a c eb e t w e e nt h eb r a z i n g l a y e r a n d s u b s t r a t e表2㊀钢基体与钎料结合界面各点成分分布(原子分数,%) T a b l e2㊀C o m p o s i t i o nd i s t r i b u t i o no f e a c h p o i n t a t t h eb o n d i n g i n t e r f a c e o f s t e e lm a t r i xa n d s o l d e r(a t o m i c f r a c t i o n,%)位置T i F e N i C u S nA0.433.6189.676.29B47.9452.06C11.070.3211.6751.1819.76反应形成T i F e类化合物后,δ相以其为核长大为树枝晶,可能为T i F e类化合物+δ-C u31-S n8㊂结合图3可以看出,C u S n T i N i钎料主要由α-C u固溶体㊁δ-C u31S n8构成㊂5㊀钎焊金刚石界面微结构为观察金刚石界面碳化物形貌和热损伤情况,对钎焊试样采用H2S O4进行了深腐蚀,金刚石颗粒的宏观形貌如图4所示,图4a显示其棱角清晰,晶体形态完整,没有微裂纹,说明金刚石受到的热损伤较小,这与钎料的化学成分有关㊂首先,C u元素为金刚石的非触媒元素,因此不会对金刚石起化学作用侵蚀,而镍基钎料会对金刚石引起溶解,使全金刚石的C 元素扩散进入钎科中,这适当增大了金刚石与钎料的界面反应,有利于金刚石的润湿性,对金刚石表面局部放大观察,发现有不均匀化合物生成,如图4b所示,可以看出,金刚石表面有不连续的㊁无规则形状的碳化物生成,对其进行E D S测试,其中C㊁T i㊁C u的原子分数分别为61.60%,28.00%,10.40%,可以看出,金刚石表面钛含量远高于钎料本身的钛含量,说明在高温钎焊过程中钎料中的T i元素向金刚石表面扩散富集㊂图4㊀钎焊金刚石的宏观形貌[4]F i g.4㊀M a c r om o r p h o l o g y o f b r a z e dd i a m o n d[4]9第33卷㊀第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王光祖等:钎料合金对钎焊金刚石界面性能的影响6㊀钎焊接头界面组织当钎焊温度为900ħ㊁保温时间为10m i n 时,C u-8S n -11T i 钎料钎焊金刚石颗粒的形貌如图5所示,从图5中可以看出,金刚石颗粒晶形完好且边缘被钎料合金所包覆,这表明C u -S n -T i 合金对金刚石颗粒表现出良好的浸润性,金刚石磨粒与钎料合金的结合界面形成了均匀㊁连续而致密的结合㊂图5㊀钎焊金刚石表面形貌F i g .5㊀S u r f a c em o r p h o l o g y of b r a z e dd i a m o n d 表3为金刚石与钎料结合界面的定点成分分析,从表3可以看出,金刚石表面的T i 元素浓度明显高于钎料本身的浓度,表明在高温作用下T i 元素从钎料中向金刚石表面扩散,与金刚石发生界面反应并与金刚石中的C 元素结合生成碳化物㊂从热力学角度分析,在高温真空条件下,T i -元素在金刚石表面的富集只有在金刚石中的碳与钎料中的钛反应后才继续扩散,金刚石与钎料界面在反应过程中产生三种现象,一是金刚石中的碳向界面扩散,二是钛元素向界面上坡扩散,三是碳和钛碳化物生成㊂表3㊀钎焊金刚石表面定点成分分析(质量分数%)T a b l e 3㊀A n a l y s i s d a t a o f s u r f a c e f i x e d -p o i n t c o m po s i t i o n o f b r a z e dd i a m o n d (m a s s f r a c t i o n %)CC rS nT i30.6847.146.1121.37㊀㊀为判断钎焊金刚石颗粒表面新生化合物种类,关砚聪等[5]用X 射线衍射进行分析,C u T i ㊁C u S n T i 3㊁C u S n 是粉状铜基钎料在钎焊过程中元素间相互作用形成的金属化合物,T i C 是新生产物,证明活性元素T i 与金刚石颗粒在钎焊过程中发生了化学反应㊂界面反应产物的形貌可反映钎料与金刚石颗粒在界面处相互作用的程度,如图6所示,金刚石颗粒表面被一层反应物所包裹,证明铜基钎料对金刚石与45#纲钢基体的润湿性都很好,钎料在铜基体表面完全铺展,并包裹住金刚石颗粒㊂图6㊀金刚石颗粒界面的微观形貌F i g .6㊀M i c r o s c o p i cm o r p h o l o g y of d i a m o n d p a r t i c l e i n t e r f a c e 7㊀激光钎焊界面微结构分析近年来,激光束的控制精度有了突破式的发展,激光焊接技术日趋成熟,采用激光钎焊金刚石具有激光束可控性好㊁能量密度大㊁加工热影响区域小,能够灵活地对形状复杂的工具进行钎焊等优点㊂图7为光纤激光钎焊N i -C r 合金钎料的焊缝S E M 形貌图[6]㊂由图7可知,焊缝上的N i -C r 合金钎料连续完整,对金刚石的包裹情況良好,金刚石磨粒晶形完整㊁轮廓清晰,且有一定的突露高度㊂横截面试样的S E M 观察发现,N i -C r 合金钎料包裹的金刚石晶形基本完整,钎料在金刚石表面进行了铺展㊁爬升,结合界面清晰,如图8所示㊂结果表明,N i -C r 合金钎料对金刚石磨粒具有较好的润湿㊂图9是光纤激光钎焊后金刚石磨粒的S E M 形貌图㊂由图9(a )可知,激光钎焊后金刚石磨粒表面包覆一层纤维状物质㊂进一步观察发现,包覆在金刚石磨粒表面的化合物交织存在片状和细条状两种形态,如图9(b)所示㊂图7㊀焊缝表面S E M 形貌F i g .7㊀S E Mt o p o g r a p h y ofw e l d s u r f a c e 01超硬材料工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2021年2月图8㊀金刚石㊁钎料和钢基体横截面S E M形貌F i g.8㊀S E M m o r p h o l o g y o f c r o s s s e c t i o no f d i a m o n d,b r a z e d f i l l e rm e t a l a n d s t e e lm a t r i x图9㊀钎焊金刚石磨粒S E M形貌金刚石F i g.9㊀S E M m o r p h o l o g y o f b r a z e dd i a m o n da b r a s i v e g r a i n s 8㊀结语金刚石/钎料/基体之间的界面反应产物和微观结构决定了钎料钎焊金刚石与基体之间的粘接强度㊂在钎焊料与金刚石磨粒的结合界面上,通过元素扩散和反应出现了钎料中的参与反应,金属元素向金刚石表面扩散富集,可以在金刚石界面生成一层反应产物,如C r C㊁T i C等,从而提高了液态钎焊料对金刚石的浸润作用,增加了焊料对金刚石磨粒的把持强度;在焊料和基体界面,基体中的F e元素在高温过程中可以由基体扩散到钎料中,并在界面与焊料合金中的元素形成化合物,从而提高了焊料与基体的粘结强度,同时超高频和激光类这种快速焊接过程的高温和急速冷却条件下基体表层会形成残余压应力,并能细化钎料晶粒的组织,也提高了钎焊层的机械强度和抗冲击性能㊂㊀㊀文章收集资料和编写过程中感谢N F S C-河南省联合基金重点项目(U1604254)㊁国家自然科学基金(51775170)㊁湖南省重点实验室开放基金项目(E21850)的资助㊂参考文献:[1]㊀李奇林,苏宏华,等.基于A g-C u-T i钎料的超高频感应连续钎焊方式金刚石界面结构及残余应力[J].稀有金属材料与工程,2016(12):3250-3254.[2]㊀马伯江,徐鸿钧,付玉灿,等.两种钎焊金刚石工具微观结构的对比分析[J].机械工程材料,2005(7):10-13.[3]㊀徐正亚,徐鸿钧,等.镍基合金钎料高频感应钎焊金刚石试验研究[J].中国机械工程,2010(6):1977-1981.[4]㊀卢金斌,张旺玺,等.钎料真空钎焊金刚石[J].焊接学报,2017(6):125-128.[5]㊀关砚聪,郑敏利,等.铜基钎料焊接金刚石界面结构与强度[J].焊接学报,2012(7):65-68.[6]㊀朱彬,张明军,等.光纤激光钎焊金刚石磨粒工艺试验研究[J].应用激光,2019(5):840-846.11第33卷㊀第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王光祖等:钎料合金对钎焊金刚石界面性能的影响。

提高钎焊金刚石工具质量的研究进展

＋基金项目：河南省自然科学基金（项目编号０８１１０５１３００）；河南省高校青年骨干教师项目资金资助。
３２
金刚石与磨料磨具工程
总第１７７期
下、旭Ｅｔ公司、美国ＡｂｒａｓｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ等公司。都有各自的ＣＭＰ系列产品。ＣＭＰ修整器的磨粒多以规则排布，冶金结合强度高，不脱粒。
优点突出的同时也暴露了不足，由于钎焊温度高，金刚石受热损伤而强度降低，在重负荷磨削过程中，金刚石常发生破碎、断裂，甚至整颗脱落，钎焊后残余应力的存在也常使工具过早失效。为了推动钎焊金刚石工具行业的快速发展，研究者一直致力于质量提高的研究上，近几年来成效显著。
ＡｂｓｔｒａｃｔＲｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｒａｚｅｄｄｉａｍｏｎｄｔｏｏｌｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｂｒａｚｉｎｇａｌｌｏｙｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｌａｓｅｒｂｒａｚｉｎｇ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｏａｔｅｄｄｉａｍｏｎｄ，ｂｒａｚｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｕｎｉｆｏｒｍ／ａｒｒａｙｄｉａｍｏｎｄｇｒｉｔｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｅｓｓｃａｕｓｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｂｒａｚｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｓｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｂｒａｚｉｎｇｏｆｄｉａｍｏｎｄｔｏｏｌｓａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＩｔｉｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｂｒａｚｉｎｇａｌｌｏｙｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｄｉａｍｏｎｄｔｏｏｌｓＳＯｆａｒｃａｎｂｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｉｎｔｏｔｗｏｔｙｐｅｓｎａｍｅｌｙＴｉＣａｎｄＣｒＣａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｂｒｉｄｇｅｂｅｔｗｅｅｎｄｉａｍｏｎｄｇｒａｉｎｓ．Ｔｈｉｓｎｅｗｉｄｅａｏｆｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｓｍｏｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅａｎｄｃｌｅａｒｅｒｔｈａｎｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｏｎｅｂａｓｅｄｏｎｂｒａｚｉｎｇａｌｌｏｙｓｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ａｎｅｗｌａｓｅｒｂｒａｚｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗｉｔｈｌａｓｅｒｂｅａｍａｓｈｅａｔｓｏｕｒｃｅｉｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｅｖｅｎｔｔｈｅｄｉａｍｏｎｄｇｒａｉｎｓｆｒｏｍｂｅｉｎｇｇｒａｐｈｉｔｉｚｅｄ，ａｎｄａｖｏｉｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅｗｈｅｎｔｈｅｙａｒｅｗｈｏｌｌｙｈｅａｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｂｒａｚｅｄｄｉａｍｏｎｄｔｏｏｌｓ；ｂｒａｚｉｎｇａｌｌｏｙｓ；ｌａｓｅｒｂｒａｚｉｎｇ；ｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｅｓｓ

钎焊金刚石工具技术

钎焊金刚石工具技术摘要：钎焊金刚石工具,金刚石出刃可以是金刚石高度的2/3 ,所以钎焊金刚石工具磨削效率高,且有利于冲刷磨屑,表面磨粒不易因堵塞而失去磨削能力。

与单层电镀金刚石工具相比，钎焊单层金刚石工具由于金刚石出刃高，容屑空间大，金刚石与基体之间的结合强度高而成为近年来超硬材料工具的热门研究领域。

本文分别从钎料选择、钎焊设备、钎焊工艺和金刚石有序排布四个方面来论述钎焊金刚石工具技术，并对该技术的前景进行了展望。

关键词：金刚石钎焊技术；钎料；钎焊专用设备；钎焊工艺；金刚石有序排布1.概述电镀金刚石工具中, 金刚石仅能用镍金属作机械包镶, 故易于脱落, 且金刚石无序排列, 凸出低、容屑空间小; 在孕镶烧结金刚石工具中, 金刚石无序排列, 出刃自锐问题难于解决, 金刚石与粉料也很难实现冶金结合。

这两种工艺都不能充分有效地利用金刚石的锯切性能。

而钎焊金刚石工具有上述两种金刚石工具无可比拟的优越性,所以近10年来金刚石钎焊工艺引起了人们的重视(见图1)。

图1.钎焊金刚石工具与电镀金刚石工具界面结合情况对比钎焊金刚石工具采用金刚石表面金属化技术,以活性钎料或镍基钎料焊接金刚石, 通过强碳化物形成元素或合金, 使金刚石与工具胎体实现冶金化学结合, 这大大提高了金刚石的把持力，另外,金刚石可凸出2ö3,且不易脱落,又创造了切割锋利, 排屑好的有利条件,再加上金刚石在工具表面合理规则均布, 充分利用了金刚石的切割作用, 既能节省金刚石用量, 降低工具成本, 又提高切割效率。

可以说, 这一技术正好适应了我国国民经济发展的大力节约能源资源, 加快建设资源节约型、环境友好型社会的要求。

鉴于金刚石钎焊工具的极大优越性与良好的发展前景, 引起了国内高校、科研院所及企业的极大关注与参与, 并且正积极地开展研发工作, 根据钎料种类、钎料中活性元素加入方式、钎焊方式的不同，国内外对钎焊金刚石工具的研究成果见见表1。

金刚石工具加工硬脆材料时的磨损及其影响因素

金刚石工具加工硬脆材料时的磨损及其影响因素已有 42 次阅读 2011-03-10 17:04摘要：对金刚石工具加工硬脆材料时的磨损及其影响因素的国内外研究成果进行了综述，讨论了金刚石工具的磨损机理和影响金刚石工具磨损的各种因素，提出了需要深入研究的热点问题。

关键词：金刚石工具，磨损1．引言随着科学技术的进步和现代工业的发展，硬脆材料(如激光和红外光学晶体、陶瓷、石英玻璃、硅晶体和石材等)的应用日益广泛。

由于硬脆材料硬度高、脆性大，其物理机械性能尤其是韧性和强度与金属材料相比有很大差异，因此这些材料很难甚至不能采用普通的加工方法进行加工。

金刚石是自然界已知的硬度最高的物质，其优异的性能使其在硬脆材料加工领域具有广阔的前景。

目前，采用金刚石工具对硬脆材料进行切割和磨削仍是有效的加工方法，如用金刚石切割工具切割石材、用金刚石砂轮磨削陶瓷等。

加工硬脆材料的金刚石工具主要有各种金刚石锯和金刚石砂轮等，尽管各种工具的应用范围和加工特点不同，但其磨损机理都大致相同。

因为金刚石工具的磨损对工件的加工质量和加工过程的影响很大，工具的磨损性能是反映工具性能、工艺参数是否合理的一个重要指标，所以对金刚石工具磨损机理的研究对指导金刚石工具的合理制造和工艺参数的合理选择具有重要意义。

长期以来，国内外许多学者致力于金刚石工具磨损机理的研究，并已取得了可喜的成果。

2．金刚石工具磨损机理的研究用金刚石工具加工硬脆材料时，由于剧烈摩擦、高温等的作用，工具不可避免地会产生磨损，而磨损是一个非常复杂的过程。

（1）磨损的三个阶段金刚石工具的磨损由三个阶段组成：初始的快速磨损阶段(也称过渡阶段)、磨损率约为常数的稳定磨损阶段以及随后的加速磨损阶段。

加速磨损阶段表明工具不能继续工作，需要重新修整。

（2）磨粒磨损形式磨粒磨损形式可分为：整体磨粒、微破碎磨粒、宏观破碎磨粒、磨粒脱落及磨粒磨平。

这几种磨损形式所占的比例决定于不同的磨损阶段、所用工具和被加工材料等。

影响金刚石工具性能

影响金刚石工具性能（锋利度、寿命）的因素主要包括：配方设计、刀头的形状与结构设计、金刚石的影响、工艺过程的影响、锯片基体的影响、锯片的焊接、现场切割7个大的方面。

一、配方设计：胎体对金刚石的“把持力”，通过A、机械镶嵌力（烧结金属冷却收缩而产生摩擦力）；B、化学结合力；C、冶金结合力三种形式来实现。

由于金刚石特殊的晶体结构，几乎所有的金属在高温下都不能浸润（渗透）金刚石，无法产生化学结合力；通过特殊的金属化处理工艺在金属中加入过渡元素如：ti/cr/mo(熔点高、沸点高、硬度高、密度大)等,期望使其产生冶金结合力，但效果不好，同时，金刚石在超过1060℃时，会产生石墨化，影响金刚石的性能，所以在金刚石工具制造行业内，提高机械镶嵌力始终是增加把持力的主导力量。

二、刀头的形状及结构设计2.1刀头的外形结构（市场上常用的刀头有：长方形、梯形、V 形、锯齿形）1、长方形刀头：应用广泛优点：模具简单，装料方便，质量相对稳定缺点：在切割过程中容易产生圆角或被磨成梯形而在切割后期磨损锯体（基体）2、梯形刀头：将刀头做成上宽下窄优点：解决切割过程中的夹锯问题缺点：随着切割过程的进行，石材的尺寸会发生变化，对加工精度有不利影响。

3、V形刀头：目前在组锯中大量使用优点：提高工具的开刃速度，使工具提前进入工作状态，提高组合锯的工作效率。

缺点：适应面少4、锯齿形刀头：提高排渣能力，避免刀头的二次磨损，增强刀头的冷却效果，提高金刚石的利用率缺点：磨具加工制造复杂且装料、卸模困难，影响生产效率。

2.2刀头的尺寸：（长宽高），通过刀头尺寸的调整，针对于不同的加工对象，可以提高工作效率，延长刀头使用寿命1、减小刀头的长度，对于一定直径的锯片实际上是增加了两个刀头之间的距离，增加了锯片的撞击力，同时也减少了参与工作的金刚石颗粒数量，在一定程度上提高锯片的锋利度。

但一味的减小刀头的长度，增加结块之间的距离，使得冲击力过大，切割机主电流随之增加，切割效率反而受到影响，同时会降低机器的使用寿命。

高频感应钎焊法制备金刚石磨削工具及其性能评价

高频感应钎焊法制备金刚石磨削工具及其性能评价钎焊单层金刚石工具以其高的出露高度和强的界面间化学键合引起了广大研究工作者的兴趣,从砂轮到串珠,从钻头到套筒,各种类型的钎焊金刚石工具也应运而生,制备工艺方法更是五花八门,按钎料熔点来分,有低熔点合金钎料和高熔点合金钎料;按钎料形状来分,有片状合金钎料和粉末合金钎料;按加热方法来分,有炉中钎焊、激光钎焊和感应钎焊等。

课题在制备钎焊金刚石磨具时,选择高熔点的镍基粉末钎料和感应加热方式,高频感应加热具有:加热温度高,而且是非接触式加热;加热效率高;加热速度快;温度容易控制;可以局部加热;容易实现自动控制;作业环境好,几乎无污染等优点。

现阶段,围绕钎焊单层金刚石磨削工具研究的重点还是集中在钎焊工艺上,而对钎焊工具质量的评价研究不多,特别是对钎焊过程中的各因素同钎焊质量之间的关系的研究更不多见。

并且在对加工效果的评价时,更多的是注重磨削工具的耐磨性和切除率,较少注意对磨削过程的监测和磨削机理的研究。

课题从优化高频感应钎焊磨具工艺出发,寻求影响钎焊磨具质量各因素之间的相互关系,并通过测试不同钎焊参数下试样的剪切破坏力来评价真空度、温度以及钎焊时间对钎焊工具剪切强度的作用机制。

利用高频感应钎焊磨具进行磨削实验,记录磨削过程中的磨削力以及对整个磨削过程中磨粒磨损状态的观察,揭示磨粒失效机制,为优化高频感应钎焊工艺提供依据和参考。

课题的主要工作及取得的主要结论如下: (1) 在不同的钎焊参数条件下,利用高频感应加热方式,实现金刚石磨粒和金属基体的焊接,在数字显微系统下观察钎焊后工具的微观形貌,分析高频感应钎焊时间对磨具的表面质量影响;(2) 针对复杂形状或与感应线圈不匹配的基体,在不影响工具使用性能和不改变感应线圈形状的前提下,通过改变基体形状和加热方式及加热路线,尽量实现工具基体的均匀受热; (3) 比较两种评价工具钎焊质量方法,并测试在不同的钎焊环境和钎焊参数下试样单颗磨粒剪切破坏时的剪切力大小,以此来评定真空度、钎焊温度和钎焊时间同试样剪切强度之间的关系,结果发现三者对试样剪切强度的影响是相互的,钎焊后金刚石磨粒本身的强度几乎直接决定了试样的强度,金刚石磨粒在剪切破坏时以折断为主,所以,并不是所有级别的金刚石磨粒都可以用来制备钎焊磨具的; (4) 利用高频感应钎焊工艺,制备钎焊单层金刚石砂轮,并进行磨削实验,记录在不同磨削参数下磨削力的大小,通过实验发现其法向力和切向力都随切深的增大而呈线性增加,随砂轮线速度的增大而减小,当切深进一步增大时,法向力和切向力陡然增加,其增加趋势显著,因此,钎焊工具比较适合在高速低切深的状态下进行磨削加工; (5) 利用高频感应钎焊工艺技术,制备单层钎焊金刚石磨盘,并进行磨削实验,跟。

关于金刚石工具制造的研究报告

关于金刚石工具制造的研究报告：1. 单元素金属粉混合配方的缺陷2. 预合金粉的优势3. 被加工材料分类及意义4. 佛刚预合金粉所适用的工具5. 工具的使用条件对选择预合金粉的影响6. 生产工艺对选择预合金粉的影响7. 金刚石对选择预合金粉的影响1. 单元素金属粉混合配方胎体的缺陷1.1 通常单元素金属粉的沌度高(≥99%),活性较大,易氧化,易吸潮,保质期较短1.2 当金属粉混入其它杂质元素时,因混入的种类、数量的不同,而引起性质的变化非常不确定,这是金刚是工具性能不稳定的原因之一1.3 大多数常用金属粉对金刚石表面在980℃以下均难于亲合,而大多数金刚石工具的烧结温度均低于980℃1.4 纯铁粉对金刚石表面的碳化作用在750℃就开始了,这种碳化的表面十分不利于胎体对金刚石的包锒,也会降低金刚石的强度1.5 Co 、Ni 中易混入铁粉，而铜粉中易混入廉价的Fe2O3, 锡粉中易混入铁粉,这些混入的成份往往难于及时发现,等到发现工具性能突变时,造成的损失已无法挽回了1.6 单元素粉烧结温度较高, 而较高的温度对金刚石强度的损失也较大1.7 成分太多：常规配方中通常不少于5种成份,各成份的交互作用比较复杂,当某一种成份产生变化时,工具的性能就会产生较大的变化,这种情形十分难于控制,这又是金刚石工具性能不稳定的一大原因.单一元素的合金粉的生产过程复杂,影响质量稳定的因素较多,其成品的性能难于稳定,如纯度从98%提高到99.9%,对大多数金属粉来说,大多数性能的差别会达到一个数量级以上，并且生产成本急剧上升.A. 胎体配方设计必须考虑其烧成品的以下性能指标：强度、硬度、耐磨性、韧性.B. 工具配方设计时还必须考虑金刚石的：品级、粒度、浓度.C. 工具的工作压力, 切割线速度, 沖洗冷却状况也是设计配方时必须考虑的因素.2. 预合金粉的优势佛刚预合金粉由添加了微量活化元素的纯合金粉和惰性金属粉末组成, 纯合金粉的烧结温度较低, 对金刚石的亲和性较好, 隋性金属粉末用来调节胎体的综合性能, 纯合金粉是专门为金刚石工具烧结制品研发的稳定不变的组分,通过二者的不同配比，使得佛刚预合金粉可以调配出适合各种类型、用途、各种性能特点的预合金胎体粉,它的具体的优势体现如下:2.1 性质稳定, 不易氧化,保质期达一年之久.2.2 它只有一个来源、成份始终如一,不会混入其它成份.2.3 它与金刚石表面在750℃即开始产生强力的亲和, 使胎体对金刚石产生良好的包锒,因此可以适当降低金刚石的浓度, 而不会降低寿命, 同时也提高了工具的锋利度.2.4 佛刚预合金粉即使在930℃下烧结也不会使金刚石表面碳化严重2.5 佛刚预合金粉在烧制相同硬度的胎体时,烧结温度比单元素混合粉胎体通常可低20-50℃, 十分有利于节省模具、电耗、提高生产效率2.6 佛刚合金粉有着广大的各类工具的持久用户, 用户的成功经验又促进了佛刚预合金粉的日趋完善、稳定和更有效的广泛应用2.7 成本：佛刚合金粉相对于同类效能的混合金属粉胎体的成本要低20-60%.2.8 成型性：由于添加了合金纤维，佛刚预合金粉的冷压坯强度特别的高2.9 抗冲击韧性：同样因添加了合金纤维，佛刚预合金粉的烧成胎体的抗冲击韧性特别好.3. 被加工材料的分类及意义根据佛刚的测试标准、和二十多年来的生产工艺经验以及客户使用结果的总结, 根据材料的硬度,强度, 塑性, 耐磨性、韧性的综合指标,我们把被加工材料分成以下10级；1 级; 碳素，新混凝土，红砖，玻璃纤维，轻质耐火材料，人造石，松软大理石，如汉白玉、雅士白2 级: 普通玻璃，莹石，多孔耐火材料，沉积岩，琉璃瓦，致密大理石，如莎安娜米黄，玫瑰红3 级: 钢化玻璃，沥青路，板岩，陶质制品，坚硬耐磨大理石，如黑白根，大花绿4 级: 粗晶浅色、胶结不致密的花岗石，玄武岩，砂岩，板岩，马路，如603、白麻5 级: 中晶深色、胶结致密的花岗石，多孔陶瓷，软玉，单晶硅，如635、岑溪红、将军红6 级: 细晶红色、坚硬致密的花岗岩，硬玉，玛瑙，蛇纹岩，多晶硅，如印度红、巴西红7 级：玻化砖，石英玻璃，微晶玻璃，玛瑙，石英石，钢筋混凝土，硅化木8 级: 锆石，黄玉，硅碳棒，致密型耐火材料，工程陶瓷，轴承，汽缸，高速钢9 级:刚玉，烧结碳化硅，微晶陶瓷，硬质合金，红宝石，蓝宝石，石榴石10 级: 微晶刚玉，烧结碳化硼，氮化硅，氮化硼分类的意义在于方便、有效、准确地设计出工具的配方, 而预合金粉则为配方设计提供了快捷的通道，佛刚预合金粉建立在反复的测试和长期的应用基础之上，因此具有非常现实的针对性.对降低工具成本, 提高工具寿命, 提高工具锋利度, 具有非常可靠的依据4. 佛刚预合金粉所适应的工具分类C. 切割类金刚石的工具C1. 圆锯片单锯刀头（6 00~%3000） C2. 组合式圆锯刀头（600-Φ1600C3. Φ300-Φ500 小锯片 C4. Φ105系列小锯片(♀80-Φ200)C5. 往复式锯条, 排锯刀头绳锯齿C6. 金刚石刮刀/滚筒C7. 干切系列工具 C8. 磨边抡M: 磨削类工具M1: 金刚石磨块（16#~3000#）M2: 平磨工具, 衍磨条、油石M3: 环形、碗形、杯形磨轮 M4: 干磨系列磨具M5: 树脂系列磨轮 M6: 水磨砂轮D: 钻进类工具D1: 地质钻头D2: 工程钻头,薄壁钻头D3: 小型打孔钻头D4: 干钻系列工具佛刚预合金粉在以上工具中均有直接或间接的成熟经验，如果客户能积极配合，通常只需2~3次的试用即能解决大多数问题5. 工具使用条件对预合金粉的要求5.1 压力: 工具的工作压力越高, 相应地佛刚预合金粉的强度要求也会越高,并且相应地硬度也越高,反之亦然.5.2 速度: 工具的切、磨线速度越高, 产生的冲击力和热量就越大,佛刚预合金粉有相应的强度、韧性的预合金粉来匹配, 此时硬而脆的胎体就不会产生好的结果, 必须要有强韧且红硬性好的胎体与之相适应.5.3 冷却状态: 冷却效果较好时工具胎体的耐热性、红硬性一般都能适应,，但在风冷、或冷却状态不佳时，对胎体的散热性和红硬性有更严格的要求, 尤其是在干切,干磨的状态下,工具的表面温度会达到600℃以上, 此时如果胎体的红硬性不佳, 散热性不好，工具很快就会失效，佛刚预合金粉充分考虑到了这些因素的变化,这也是佛刚预合金粉的优势之一.6.工具制造工艺对预合金粉的要求A: 烧结工艺: 从压制的角度来看, 金刚石工具的生产方式主要是：A1: 冷压成形——热压烧结A2: 冷压成形——无压烧结A3: 粉末松装——直接热压这三种不同的压制工艺对合金粉的性能特点要求有所不同，为确保工具的最佳优性价比, 合金粉必须要适应此不同的压制工艺.适用于A1 的预合金粉必须易于成型适用于A2 的预合金粉不仅要求易于成型，还必须烧结活性好, 液相含量高, 相互粘结性好适用于A3 的预合金粉只要求烧成品的综合性能满足要求即可B. 粉末冶金金刚石制品的烧制气氛通常有：B1. 石墨阻氧烧结B2. 氨分解N2+H2混合烧结 B3. 真空烧结B4. 纯N2保护烧结B5. 纯H2还原烧结不同的气氛下对预合金粉的高温氧化性能的要求也不同, 同时必须考虑到成本: 镍、钴、铬含量高的胎体的抗氧化性较好, 但成本偏高. 佛刚预合金粉粉末的抗氧化性能设计综合考虑了这些因素，同时具备抗氧化性能好和低成本的优点.C. 焊结温度: 常规的银焊片的焊接温度在630-780℃之间, 这对预合金粉的烧成品的软化温度是有一定的限制，即成品的软化温度,必须高于焊接温度, 否则刀头会变形性或能下降. 佛刚预合金粉充分考虑了这些情形, 希望广大客户在购置佛刚预合金粉时告知焊接温度.7. 金刚石性质对预合金粉选择的影响7.1 强度: 金刚的强度越高要求烧成预合金粉胎体的强度、硬度也相应地越高, 否则不能充分发挥高强金刚石的应有的效能. 并且, 要求胎体的红硬性也较高, 因为高品级金刚石的负荷通常较大，平均工作时间也较长, 单位时间产生的热量也较高, 因此必须有适当红硬性的胎体来适应.7.2粒度: 粒度较粗的金刚石其单位比表面积较小, 要求预合金粉对金刚石的包锒性能更好, 且强度和韧性要求也越高,否则就会造成金刚石的浪费. 反之亦然！金刚石工具配方设计的基本原理8.1 金刚石品级选择的主要依据8.2金刚石粒度选择的主要依据8.3 金刚石浓度选择的主要依据为了准确地分析工具的使用结果, 以下情况供参考影响工具寿命,锋利度的主要因素：a. 胎体的耐磨性, 硬度, 强度,韧性是否适应所加工的材料b. 金刚石的粒度, 浓度, 品级的选择是否与预合金粉及被加工材料的性质相适应c. 单位切割深度的大小d. 切割速度(切割冲击力的大小)e. 冲洗、冷却及排屑状态f. 加工的强度,硬度,耐磨性,韧性。

烧结金刚石工具钎焊气孔成因分析

烧结金刚石工具钎焊气孔成因分析裴夤崟刘文明潘世师邹伟李涛（郑州机械研究所新型钎焊材料国家重点实验室（筹），郑州 450052）摘要：烧结金刚石工具大多用银基钎料进行钎焊连接，钎焊好后，钎缝中一般存在大量气孔，降低了有效连接面积，接头的力学性能也随之下降。

为探寻烧结金刚石工具钎焊产生气孔的因素，对胎体组成不同的金刚石刀头、不同表面状态的基体进行钎焊连接；采用不同加工方法制造的钎焊材料；采用不同的钎焊工艺对金刚石工具进行连接。

对比所钎焊金刚石工具的钎缝中气孔的数量，分析气孔成因及气孔去除方法。

关键词：金刚石工具，钎焊气孔，材料，工艺0 前言烧结金刚石工具是将各种粉末与金刚石混合后，用粉末冶金工艺将金刚石与胎体粉的混合物烧结为金刚石“刀头”，再将刀头钎焊到工具基体上制造而成的。

由于金刚石在空气中高温下易氧化烧损，其钎焊温度一般不高于850℃，钎焊过程须在数秒内完成。

目前最常见的连接方法为采用高频电源，使用银基钎料钎焊。

这种连接方法效率高，但是由于加热速度快，加热温度场不均匀，容易产生钎焊缺陷，其中钎缝中的气孔是钎焊接头中的常见缺陷，由于气孔的存在，降低了钎缝的实际连接面积，进而影响整个焊缝的力学性能，降低工具的使用寿命，在严重的时候，高速旋转的金刚石工具刀头脱落甚至会对工作人员造成伤害，并且气孔中容易残留强腐蚀性的钎剂，留下质量隐患。

减少金刚石工具钎焊接头的气孔率，能够增强钎焊接头的力学性能，降低对高强度钎焊材料的依赖，而一般高强度的银基钎料价格也较高，所以这种方法在提高钎焊质量的同时可降低焊接成本，本文主要探讨钎焊过程中金刚石工具中气孔的成因及去除方法。

1 试验方法与材料焊接基体选用65Mn钢，刀头宽度为4.8mm；刀头所用胎体粉为铁基，其组成如表1表1 试验用刀头胎体粉组成（wt%）序号Cu Sn 663合金WC Al Fe1# 15 5 5 5 0 余量2# 15 5 5 5 3 余量3# 15 5 5 5 5 余量焊接材料选用片状BAg30CuZnCdNi钎料，厚度0.2mm，一种为普通钎料，一种为经过除气、除杂等精炼处理的钎料；钎剂选用QJ102。

钎焊金刚石磨具加工石材的实验研究

钎焊金刚石磨具加工石材的实验研究
石材加工领域中,金刚石磨具有着无可比拟的优势。

然而与金属加工技术相比,石材加工技术研究起步晚,其加工机理、加工技术的研究基础薄弱,严重地制约了金刚石磨具在石材加工中的推广使用。

本论文在阅读了大量的中外文献资料的基础上,分析了钎料合金对金刚石的焊接性能,及其影响焊接性能的各种因素。

采用二次感应钎焊的新工艺对
Ag-Cu-Ti钎料进行了钎焊试验,研制出焊接界面达到较高强度的金刚石磨具。

本论文通过正交实验对钎焊金刚石磨具加工石材过程进行了研究。

研究了磨削加工过程中磨削力产生的机理,以及影响磨削力的各种因素,分析了各工艺参数对磨削力的影响规律。

参照金属磨削理论,对比分析金属磨削与石材磨削的加工机理,建立了石材磨削力的理论模型。

利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行动力学分析,对钎焊金刚石磨具加工石材过程进行了模拟。

在实验中通过改变工艺参数,得到工艺参数对磨削力的影响规律:提高磨削速度、减小进给速度以及减少磨削深度,石材工件表面等效应力、有效塑性变形及其所受的磨削力均有所减少,反之亦然。

对比分析了磨削力的有限元模拟结果与实验结果,计算二者产生的相对误差,验证了仿真结果的准确性,并修正了所建立的有限元仿真模型,进一步完善了磨削加工过程中工艺参数的选取规律。

本论文的研究旨在提高石材加工效率和改善被加工石材表面质量。

因此,本课题研究成果可以进一步地完善金刚石磨具对石材的加工技术,从而指导实际生产,使我国石材加工技术向着更高、更长远的方向推进。

感应钎焊金刚石线锯抗拉性能的研究

Mac hine BuildingA utomation ，A ug 2010，39（4）：27 29基金项目：国家自然科学基金资助项目（编号：50875128）作者简介：王波（1986—），男，山东菏泽人，南京航空航天大学硕士研究生，主要从事高效精密加工技术研究。

感应钎焊金刚石线锯抗拉性能的研究王波，肖冰，李松（南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016）摘要：为了研究钎料、磨粒、钎焊温度对金刚石线锯抗拉性能的影响，利用高频感应加热设备在氩气中进行了钎焊金刚石线锯的制备，在万能试验机上进行了拉伸试验，分析了线锯抗拉性能的影响因素。

结果表明：高温钎焊后，线锯的抗拉强度下降明显。

关键词：钎焊；金刚石；线锯；抗拉性能中图分类号：TG454；TB302文献标志码：A文章编号：1671-5276（2010）04-0027-03Research on Tensile Properties of Induction Brazing Diamond Wire SawWANG Bo ，XIAO Bing ，LI Song（College of Mechanical and Electrical Engineering ，Nanjing University of Aeronautics andAstronautics ，Nanjing 210016，China ）Abstract ：In order to research into the influence of brazing filler ，diamond grit and brazing temperature on tensile properties of the di-amond wire saw ，the wire saw is manufactured by using high-frequency induction heating equipment under argon atmosphere．The tensile testing is carried out on the universal testing machine．The influence factors of tensile properties of the brazing wire saw are discussed．The results show that the tensile strength of the wire saw decreases obviously after high-temperature brazing．Key words ：brazing ；diamond grit ；wire saw ；tensile properties0引言金刚石线锯是在基体（通常为金属丝）表面通过特定工艺固结一层金刚石磨粒。

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ｌ引言
表１几种不同钎焊料的优缺点
钎焊金刚石工具采用金刚石表面金属化技术，以活性钎料或镍料焊接金刚石，通过强碳化物形成元素或合金，使金刚石与工具胎体实现冶金化学结合，提高了金刚石的把持力；另外，与电镀金刚石工具凸出１／３相比，钎焊金刚石工具可凸出２／３，不易脱落，切削锋利，排屑较好，充分利用了金刚石作为工具材料的优异性能，既能节省金刚石材料用量，降低工具成本，又提高切削效率ｌ１。］。因此，研究影响钎焊金刚石＿Ｔ具性能因素非常必要。
刚石与金属基体的结合性能和钎焊工艺。根据元素与金刚石的结合原理，研究了组成钎焊料的低熔点连接元素（Ａｇ、ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ）、强碳化物形成元素（ｒｒｊ、ｃｒ、ｗ）和高强度连接元素（Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｂ）在金刚石钎焊中的作用，进而配制适合焊接不同钎焊条件的金刚石颗粒的钎料合金］。
类型
优点
缺点
Ｎｊ—ｃｒ合金Ｎｉ具有优良的耐腐蚀性和耐８００￣：时易产生石墨化
钎料
氧化性；ｃｒ与金刚石中的ｃ转变，而钎焊温度高达
反应生成ＣｒＴＣ，此钎焊料结１０８０￣Ｃ，造成金刚石热
合强度高，可以获得较高的损伤。
把持力。
热损伤。
ＣｕＭｎ基含预合金胎体中的Ｔｉ原子与金控制ＴｉＣ层不能太厚且
Ｔｊ预合金刚石表层的Ｃ原子反应生成不能连续分布于金刚石
钎料
ＴｉＣ，提高金刚石的把持力。表面，否则会产生裂纹，
使金刚石颗粒脱落。
性能有着很大的影响，对几种不同类型的钎焊料进行研好的容屑能力；④钎料有良好的铺展性；⑤钎料有较低的
究，如表ｌ。
熔点，以降低钎焊温度，防止金刚石石墨化或氧化；⑥ 钎
表ｌ表明：金刚石焊料的选择对工具的性能有很大料有较低的成本，进而降低钎焊工具成本。
影响，针对具体金刚石工具应用条件状况，对于焊料的选３钎焊气氛对其性能影响
焊金刚石工具性能影响因素研究
王丽卿，吴占海。郭佳ｆ中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司，沈阳Ｊ１０８５０）
ＳｔｕｄｙｏｎＩｍｐａｃｔｏｎｔｈｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＦａｃｔｏｒｓｏｆＢｒａｚｅｄＤｉａｍｏｎｄＴｏｏｌｓＷＡＮＧＬｉ－ｑｉｎｇ，ＷＵＺｈａｎ－ｈａｉ，ＧＵＯＪｉａ
Ａｇ－Ｃｕ—Ｃｒ钎料中的ｃ，与金剐石中Ｃ钎焊温度低于８０ｏ，
合金钎料川生成ｃｒＣ，与钢基体形成相反会使金刚石石墨
（Ｆｅｃｒ）Ｃ。具有较好的把持化和氧化；温度过低造
２不同钎焊料对工具性能影响金刚石工具的焊接强度主要取决于钎焊料合金对金
择是不同的，对焊料的整体应用选择的原则为 ¨ Ｊ：①钎料
金刚石钎焊的温度较高，在空气中，能使金刚石ｒ『＿＝具
（ＡＶＩＣＳｈｅｎｙａｎｇＡｉｒｃｒａｆｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８５０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｂｒａｚｅｄｄｉａｍｏｎｄｔｏｏｌｓｉｓｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｍａｃｈｉｎｉｎｇｗｏｒｋｐｉｅｃｅａｎｄｔｈｅｔｏｏｌｌｉｆｅ．Ｉｔｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｂｙｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｈａｔｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉａｍｏｎｄｂｒａｚｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｒａｚｉｎｇａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ．ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｒａｚｉｎｇｄｉａｍｏｎｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ．Ｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｓｈｏｗｎｔｈａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｒａｚｉｎｇｍａｔｅｘ‘ｉａｌｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｏｎｔｈｅｒｏｌｅｏｆｈｒａｚｉｎｇｄｉａｍｏｎｄｔｏｏｌｓｉｎｒｅａｌｔｅｒｍｓｔｏｇｅｎｅｒａｔｅａｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｒａｚｉｎｇｄｉａｍｏｎｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｔｉｍｉｃｒｏ－ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ．Ｉｔｉｓｄｉｒｅｃｔｌｙｒｅａｓｏｎｔｈａｔｂｒａｚｅｄｄｉａｍｏｎｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｉｃｒｏ—ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｔｏａｆｆｅｃｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｄｉａｍｏｎｄｔｏｏ１．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｒａｚｅｄｄｉａｍｏｎｄｔｏｏｌｓ；ｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｖａｃｕｕｍｂｒａｚｉｎ；ｂｒａｚｉｎｇａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ；ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｍｉｅｒｃｒ－ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ
钎料合金的不同配置与配比，对钎焊金刚石工具的
力与结合强度。
成能源浪费。
Ａｇ—ｃｕ＿Ｔｉ金刚石表面生成ＴｉＣ，钎料能Ａｇ－ｃｕｉ钎料制备表
合金钎料 ” 与金刚石实现高强度连接。明：限于薄带状使用；Ａｇ
钎焊温度较低，对金刚石无含量较高，成本大。