钎焊金刚石孔钻基体结构优化的实验研究
镶焊式金刚石取芯钻头的研制
镶焊式金刚石取芯钻头的研制王传留【摘要】An important way to improve overall drilling efficiency is to extend the life of single bit,especially using high matrix diamond bits in deep hole.Impregnated diamond blocks were manufactured by using hot pressing method,and then new drill bit steel body including multi-layer nozzle and waterway was processed,at last the impregnated diamond blocks and new drill bit steel body were combined by insert-welded processing. Two ϕ75/54.5 mm diamond coring diamond drill bits were developed,the height of work layer was 22 mm. Experimental results showed that the life of two drill bits was 86 m and 93m,respectively,improved by 120%and 141% compared with the conventional impregnated diamond bit.%提高金刚石取芯钻头寿命是提高整个矿产勘探效率的重要途径之一,特别是深孔钻探施工时,多采用高胎体金刚石取芯钻头。
本实验首先利用热压法加工金刚石孕镶块,然后加工自带多层水口和水槽的新型钻头钢体,最后采用镶焊法将金刚石孕镶块与钻头钢体焊接在一起。
Ni_Cr合金真空钎焊金刚石的热损伤分析
第 8期
卢金斌, 等: N i C r合金真空钎焊金刚石的热损伤分析
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碳的敏感度是 sp3 结构碳金刚石的 50倍 [ 12] , 这表明 金刚石成分占绝对优势, 石墨结构成分和非晶态碳成 分非常少, 也说明金刚石在钎焊过程中热损伤较小. 分析认为这种结构的 C 原子主要由金刚石表面的 C 原子在触媒 N i基合金的作用下, 部分转化为石墨.
2 结果与分析
2. 1 钎焊金刚石的碳化物 采用 N i Cr 合金进行钎焊就是使 Cr元 素与 C
元素发生界面反应生成碳化物, 在提高润湿性的基 础上, 提高连接强度. 对钎焊后的金刚石试样采用
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焊接学报
第 31卷
扫描电镜观察, 其形貌如图 2所示, 中间为金刚石, 可以看出金刚石有一定出露高度, 而钎料沿金刚石 有一定爬升, 有力地提高了金刚石的结合力. 为了 了解金刚石与 N i Cr合金界 面的碳化物, 对金刚石 试样进行深腐蚀, 采用扫描电镜观察埋在钎料中的 金刚石部分如图 3所示. 图 3放大后观察如图 4所 示, 可以看出在金刚石周围生成了大量针状碳化物, 经 X 射线衍射分析, 碳化物包括 Cr3 C2, C r7 C3, 大量 碳化物的生成肯定会消耗一定金刚石, 结合图 2和 图 3可以看出消耗的金刚石是埋在钎料中的部分, 对金刚石出露部分影响不大, 而磨削加工主要依靠 出露部分, 另外 C 原子质量小, 因此消耗的金刚石 并不多.
( 1. 中原工学院 材料与化工学院, 郑州 450007; 2. 南京航空航天大学 机电学院, 南京 210016)
摘 要: 钎 焊金刚石工 具具有高的 出露和连 接强度, 但金刚石 磨料在钎 焊过程中所 受 的热损伤对其寿命影响 较大, 因此文中对钎焊金刚石的热损伤作了分析. 采用 N i C r合 金对金刚石进行钎焊试 验, 利用 SEM, EDS对金 刚石的表 面形貌 进行观 察分析, 采用 拉 曼光谱仪对金刚石表面 进行石墨化分析及热应力分析. 结果表明, 经 N i Cr合金钎焊 后 金刚石表面有较多的碳 化物 ( Cr3 C2, Cr7 C3 ) 生成, 同时 发现 金刚石 表面 有少量 石墨 化 和化学侵蚀, 其顶部的拉应力大约为 110 M Pa, 底部的压应力大约为 520M Pa. 关键词: 真空钎焊; 金刚石; 镍 - 铬合金; 热损伤 中图分类号: TG 401 文献标识码: A 文章编号: 0253- 360X ( 2010) 08- 0025- 04
先进功能材料钎焊连接研究进展
先进功能材料钎焊连接研究进展作者：常青张丽霞来源：《机械制造文摘·焊接分册》2023年第05期摘要：以復相陶瓷、纤维增强陶瓷基复合材料以及热电材料为例，从钎料成分设计、钎缝界面组织调控、接头残余应力缓解以及钎焊接头性能评测等角度，讨论了近年来发表的研究成果。
结果表明，在钎料中添加活性元素以及对母材表面改性的方法，能够有效改善钎料润湿性和界面结合强度；对于界面元素扩散以及母材过渡溶解的问题，可以设计制备复合钎料或阻隔层进行解决；接头残余应力的大小受材料热膨胀系数差异的影响较大，目前已提出了多孔中间层、梯度复合层以及母材表面机械加工等多种创新方法，但研究成果的应用仍停留在小尺寸样件，对于缓解大尺寸接头的残余应力问题仍有待解决。
最后对相关研究方向进行了总结和展望，期望推动航空航天构件连接的发展进程。
关键词：复相陶瓷; 纤维增强陶瓷基复合材料; 热电材料; 钎焊中图分类号： TG 456Research progress on brazing of advanced functional materialsChang Qing， Zhang Lixia（State Key Laboratory of Advanced Welding and Joining， Harbin Institute of Technology，Harbin 150001， China）Abstract： Taking multiphase ceramics， fiber reinforced ceramic matrix composites and thermoelectric materials as examples， this paper discusses the researches published in recent years which focused on the composition design of filler metals， microstructure controlling of brazed interface， residual stress mitigation of brazed joints and performance evaluation of brazed joints. The results show that the wettability and interfacial bonding strength can be improved effectively by adding active elements to filler metals or modifying the surface of base metal. For the element diffusion of interface and the transitional dissolution of base metal， composite filler metals or barrier layer can be designed and prepared to solve these problems. The residual stress of brazed joint is greatly affected by the difference of thermal expansion coefficient of brazing materials. At present，various novel solutions have been proposed， such as adding porous interlayer， preparing gradient composite layer and machining of base metal surface. However， the application of research results is still limited to small size samples. The problem of relieving the residual stress of large size joints remains to be solved. Ultimately， the prospect of the interest in future research is concluded. It is expected to promote the domestic manufacturing of aerospace and weapons equipment.Key words：multiphase ceramics; fiber reinforced ceramic matrix composite; thermoelectric materials; brazing0前言复相陶瓷、纤维增强陶瓷基复合材料以及热电材料等先进功能材料具有耐高温性能、抗热震和耐腐蚀性能、介电性能、能源转换性能等特性，因此在航空航天构件的应用中备受关注[1-4]。
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。
cusnti活性钎料组织性能分析及非晶态钎料钎焊金刚石研究
摘 要钎焊金刚石工具因具有磨粒结合强度高、出露高度大、容屑空间充足等显著优势，被广泛应用于硬脆材料加工领域。
活性钎料的性能对金刚石的钎焊起着重要的作用。
目前，市场上常用的钎料有Ni基、Ag基和Cu基三种活性钎料。
Ni基钎料存在熔化温度较高，钎焊时易引起金刚石热损伤等问题。
Ag基钎料存在硬度不够、耐磨性较差及价格昂贵等问题。
本文对CuSnTi活性钎料做了系统研究，通过对该类钎料的组织和性能进行分析，并制备出非晶钎料，旨在解决上述问题。
本文的主要工作和主要成果包括：（1）参照金刚石工具对活性钎料的使用要求，设计制备了一系列不同成分的CuSnTi活性钎料，以熔化温度、润湿面积、显微硬度和剪切强度为考核目标，对该类钎料的微观组织、物相、润湿性、硬度及钎焊接头的强度进行了测试和分析。
结果表明：CuSn20Ti10活性钎料的力学性能、熔化温度及润湿性等综合性能较好。
（2）制备了非晶态CuSn20Ti10活性钎料，对晶态钎料和非晶钎料进行了热分析、物相分析、铺展性分析，以及钎焊金刚石后钎料与金刚石和钢基体之间的界面分析。
结果表明：非晶态CuSnTi钎料的熔化温度低于晶态钎料，相对于晶态钎料，非晶钎料的润湿面积有较大提高，熔化后的非晶钎料钎料层硬度高、耐磨性好，与石墨、钢基体和金刚石的结合面较好。
关键词：CuSnTi钎料；真空钎焊；非晶钎料；显微组织；力学性能IAbstractBrazed diamond tools are widely used in the manufacturing of hard and brittle materials due to their features of high strength, easily diamond’s exposure and have adequate of space to accommodate fragments. The production of the tools is highly dependent upon the performance of active brazing filler metal which are now mainly Ni, Ag or Cu-based. The Ni-based filler metal may easily cause diamond thermal damage due to its high melting temperature; the Ag-based filler metal has low degree of hardness, poor wear resistance and are very expensive. In this paper, CuSnTi filler metal was thoroughly studied and analyzed in terms of its structure and propertie. The CuSnTi amorphous filler metal was prepared. The key procedures and achievements here are as follows:(1) Active filler metals with different element content were prepared in line with the production requirements of diamond tools. A series of tests and analytics were carried out on the microstructure, phase, wettability, microhardness and shear strength of the brazed joints of different kinds of CuSnTi active filler metal in terms of the melting temperature, wetting area, microhardness and shearing strength. The results have indicated that CuSn20Ti10 filler metal possesses excellent integrated performance .(2) Amorphous CuSn20Ti10 active brazing filler metal was prepared. Analysis methods were carried out on the thermo, phase, spreading property of crystalline and the amorphous filler metal and on the surface between brazing filler metal, diamond and steel matrix. The results have shown that the amorphous CuSnTi filler metal has lower melting temperature, bigger wetting area, higher degree of hardness, better wear resistance and better bonding surface with graphite, diamond and steel matrix.Xuan Qingqing (Mechanical design and theory)Directed by prof. Long WeiminKey words:CuSnTi filler metal; vacuum brazing; amorphous filler metal; microstructure; mechanical propertyIII目 录摘 要 (I)Abstract (III)目 录 (V)主要符号对照表 (IX)第1章 绪论 (1)1.1 金刚石与金刚石工具 (1)1.1.1 金刚石的性质 (1)1.1.2 金刚石工具的分类 (2)1.2 金刚石工具钎焊技术研究 (3)1.2.1 钎焊金刚石的特点 (3)1.2.2 金刚石钎焊机理的研究 (3)1.2.3 钎焊金刚石工具钎料 (4)1.2.4 钎焊金刚石工艺 (6)1.2.5 钎焊金刚石工具存在的问题 (7)1.3 CuSnTi钎料的研究现状 (7)1.3.1 晶态CuSnTi钎料的研究现状 (7)1.3.2 非晶CuSnTi钎料的研究现状 (9)1.4 研究目的、意义及主要研究内容 (10)1.4.1 研究目的 (10)1.4.2 研究意义 (11)1.4.3 开展的主要工作 (11)第2章 试验材料及试验方法 (13)2.1 活性钎料合金的制备 (13)V2.1.1 钎料的基本要求 (13)2.1.2 CuSnTi活性钎料组元含量确定 (13)2.1.3 晶态CuSnTi活性钎料的制备 (14)2.1.4 非晶CuSnTi钎料的制备 (15)2.2 钎焊试验方案 (16)2.2.1 钎焊母材 (16)2.2.2 钎焊方法及工艺 (17)2.3 微观测试分析 (20)2.3.1 显微组织分析 (20)2.3.2 微区形貌与成分分析 (20)2.3.3 物相分析 (21)2.4 性能测试方法 (21)2.4.1 钎料成分分析 (21)2.4.2 热力学性能测试 (21)2.4.3 润湿性能测定 (22)2.4.4 剪切强度检测 (23)2.4.5 显微硬度测定 (24)第3章 CuSnTi活性钎料的组织与性能 (25)3.1 Sn与Ti对钎料的显微组织影响 (25)3.2 钎料的显微硬度 (31)3.3 钎料的润湿性能测定 (33)3.4 钎料熔化温度的测定 (36)3.5 CuSnTi钎料钎焊石墨的剪切强度测试 (39)3.6 钎料优选分析 (43)3.7 本章小结 (43)VI第4章 晶态与非晶态CuSnTi钎料钎焊金刚石 (45)4.1 CuSnTi钎料的物相分析及热分析 (45)4.1.1 晶态钎料物相分析及热分析 (45)4.1.2 非晶态钎料物相分析及热分析 (45)4.2 晶态与非晶CuSnTi钎料真空钎焊金刚石的界面分析 (47)4.2.1 真空钎焊金刚石表面形貌 (47)4.2.2 钎料与基体界面 (48)4.2.3 润湿性和钎料层的研究 (50)4.2.4 钎焊后金刚石磨粒表面微观形貌 (52)4.3 金刚石表面碳化物的物相分析 (54)4.4 本章小结 (55)第5章 总结与展望 (57)5.1 结论 (57)5.2 课题研究展望 (58)参考文献 (61)致 谢 (65)声 明 (66)个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 (67)VII主要符号对照表符号中文名称单位ρ密度 g/cm3λ热导率 W/(m·k)α热扩散率 cm3/s∆G 吉布斯自由能 J/mol T 温度℃（或K）∆T 温差℃（或K）E 弹性模量 GPa c 比热容 J/(kg·℃)k 热传导系数 W/(m·℃)H v显微硬度 - θ润湿角°IX第1章 绪论1.1 金刚石与金刚石工具金刚石当今世界上工业应用中最硬的材料之一，它不仅硬度高，而且还有一系列优异的物理和化学性能。
金刚石颗粒增强金属基复合材料的制备及性能研究00107232913
金刚石颗粒增强金属基复合材料的制备及性能研究淦作腾北京科技大学金刚石颗粒增强金属基复合材料的制备及性能研究Study on preparation and properties of diamond particlesreinforced metal matrix composites研究生姓名：淦作腾指导教师姓名：何新波北京科技大学材料科学与工程学院北京100083，中国Master Degree Candidate： Gan ZuotengSupervisor： He XinboSchool of Materials Science and EngineeringUniversity of Science and Technology Beijing30 Xueyuan Road，Haidian DistrictBeijing 100083，P.R.CHINA分类号：____________密 级：______________ 公开 TB333ＵＤＣ：____________ 单位代码：______________１０００８北京科技大学硕士学位论文论文题目：金刚石颗粒增强金属基复合材料的制备及性能研究作者：_________________________ 淦作腾指 导 教 师： 单位： 何新波 教授北京科技大学指导小组成员： 单位：任淑彬 讲师北京科技大学 单位：论文提交日期：2009年 12月 15日学位授予单位：北 京 科 技 大 学致谢值此论文完成之际，谨向我的导师何新波教授和任淑彬老师表示衷心的感谢和崇高的敬意。
二位老师在论文的选题、试验、结果分析及论文撰写过程中，付出了大量的心血和劳动。
老师们渊博的学识、严谨的治学作风、高瞻远瞩的学术思想、和蔼可亲的态度使学生受益匪浅，终生难忘。
特别感谢沈晓宇师姐在课题研究工作期间给予的热心指导。
同时，本课题组的曲选辉教授、秦明礼教授、尹海清副教授、李平副教授也给予我很大的指导和帮助，在此向他们表示衷心的感谢！感谢同课题组的王建忠、董应虎、梅敏、杨振亮、刘烨、李慧、贾宝瑞、张政敏、郭彩玉等同学对我实验工作的帮助！感谢所有关心和帮助过我的人！感谢百忙之中审阅本文的各位专家、教授！摘要本研究采用放电等离子烧结技术，制备了表面金属化的金刚石/铝、铜复合材料。
镍基钎料真空钎焊镀钨金刚石的研究
镍基钎料真空钎焊镀钨金刚石的研究*王树义1， 肖 冰1， 肖皓中2， 孟祥龙1（1. 南京航空航天大学 机电学院, 南京 210016）（2. 南京工业大学 机械与动力工程学院, 南京 210016）摘要 为减轻镍基钎料真空钎焊金刚石接头的热损伤与残余应力，采用镀钨金刚石磨粒代替常规金刚石磨粒并将其钎焊到1045钢基体上，对钎焊镀钨金刚石接头的连接性能、热损伤程度及残余应力进行深入研究与分析。
结果表明：镍基钎料对镀钨金刚石磨粒展现出良好的润湿性，与钎焊常规金刚石接头相比，钎焊镀钨金刚石接头在结合界面处的裂纹数量及尺寸明显减小。
常规金刚石表面生成了致密有序的板条状Cr 3C 2层，而镀钨金刚石表面则形成了向钎料中生长的无序粒状Cr 3C 2层。
在镀层的隔离保护作用下，钎焊后的镀钨金刚石磨粒表面的石墨化程度更低，力学性能更优异。
同时，镀钨金刚石表面更薄、形貌更合理的Cr 3C 2层有效地缓解了镀钨金刚石接头内部的残余应力，其最大残余压应力相较于常规金刚石的降低9.43%。
关键词 钎焊；镀钨金刚石；连接界面；热损伤；残余应力中图分类号 TQ164 文献标志码 A 文章编号 1006-852X(2023)02-0202-08DOI 码 10.13394/ki.jgszz.2022.0134收稿日期 2022-08-23 修回日期 2022-09-29金刚石磨粒因其优异的力学性能，被广泛地应用到磨削工具对硬脆陶瓷等材料的加工中。
其中，钎焊金刚石工具实现了金刚石磨粒−钎料合金−金属基体三者间的高强度化学冶金结合，因此，与传统的电镀、烧结金刚石工具相比，钎焊技术的应用大大提高了金刚石工具的使用寿命与使用性能[1-3]。
使用镍基钎料在真空炉内制作钎焊金刚石工具是目前工业生产中最为普遍、成熟的方案，与铜、银基钎料相比，镍基钎料具有机械强度高、成本低、耐蚀性好、耐磨损等优点[4-5]。
然而，使用镍基钎料对钎焊金刚石接头造成的负面影响不容忽视。
钎焊中铬对金刚石的作用
钎焊中铬对金刚石把持力研究1.1选题背景钎焊金刚石工具的制造是通过高温钎焊是钎料在金刚石与对应基体之间发生溶解、扩散及化学结合。
钎焊金刚石工具与单层电镀金刚石工具相比，金刚石钎焊工具结合强度高，出刃高度大，容屑空间大，耐磨削、耐高温性能优异[1]。
使用寿命长，这些优益的特性越来越广泛应用于石材、精密陶瓷、有色金属等材料的加工。
在金属结合剂金刚石工具的制造工艺中，传统的制作方法是高温烧结金刚石工具和电镀金刚石制品，以上两种工具中金刚石与结合剂强度较低。
金刚石硬度高并且物理机械性能优良决定了金刚石工具在加工硬脆材料中的优势。
钎焊金刚石工具上虽然解决了结合力大可适用于高速的切削，但是由于钎焊时的温度比较高，所以金刚石很容易受到热损伤，这样一来其强度大大降低，在较大负荷磨削过程中，被固定到基体上的金刚石很容易发生破碎、断裂，甚至整体脱落，这种情况说明了在钎焊过程中金刚石与基体的结合面存在较大应力，为了推动钎焊金刚石工具的快速发展，近年来国内外针对钎焊金刚石工具质量的研究越来越热，除了对钎焊后结合桥分类外，更多的是金刚石的表面镀覆、颗粒的重排，金刚石的表面金属化是金刚石钎焊工具中研究较多的。
从金刚石包衣到金刚石的表面金属化是一个跨越的进步，金刚石表面金属化不仅使得金刚石具有优良的导热导电性、热稳定性，其次也改变了它的理化性能，提高了对金属的的润湿性。
1.2研究的目的与意义1．2．1研究的目的研究钎焊金刚石工具说简单很简单，金刚石工具中无论烧结或者电镀都不能满足现在工业的发展。
许多硬脆的材料的加工要求速度高、效率高以及表面精度高，高要求就需要我们对金刚石工具进行革新，但是一直以来钎焊金刚石工具的1金刚石磨粒脱落、流失严重，这样不仅缩短了金刚石工具的寿命，还影响加工效率，我们研究的精要就是解决金刚石工具金刚石与基体的连接强度。
结合剂对金刚石的把持力从表面分析有三种：机械镶嵌力、物理吸附力和化学键的化学结合力，其中物理吸附力可以忽略不计，而机械镶嵌力取决于胎体的孔隙率和胎体的硬度和强度，化学结合力最大[3]。
金刚石涂层基体间结合力的测定
金刚石涂层基体间结合力的测定李建国;胡文军【摘要】结合力是制约金刚石涂层工具大规模应用的关键因素之一.针对热丝化学气相沉积制备的金刚石薄膜的膜基结合力进行划痕实验,运用划痕仪所测的声发射数据、摩擦力数据及光学、电子扫描划痕形貌来综合评定膜基结合力.评定结果表明:单一的声发射图谱或摩擦力曲线不能准确判定膜基结合力的表征值临界载荷,声发射图谱、摩擦力曲线与划痕形貌综合评定临界载荷结果才可信.%The adhesion between diamond film and substrate is one of the key factors limiting the diamond coating tools to be applied in a large scale. The diamond films were deposited by hot filament chemical vapor deposition on silicon substrate. The scratch tracks made with a micro - scratch tester (MST) were characterized with an optical microscope. The adhesion at the interface of the diamond films and the substrate were then evaluated by calculating the acoustic emission and frictional force data obtained with the MST, and the optical images micrographs of the scratches. The results show that neither acoustic emission spectra nor friction force curve can exclusively determine the adhesion strength; the critical load and the interfacial adhesion can only be precisely evaluated by combining the acoustic emission spectra, the friction force curve and the scratch truck morphologies.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2012(038)002【总页数】4页(P13-16)【关键词】金刚石涂层;结合强度;划痕试验;临界载荷;评定【作者】李建国;胡文军【作者单位】中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TB874;O642.20 引言金刚石涂层具有高硬度、高耐磨性、低摩擦系数、高化学稳定性等一系列与金刚石膜相似的优异性能，因此在很多领域得到了应用。
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 。
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金刚石与磨料磨具工程
总第 １７７期
下 、旭 Ｅｔ公 司 、美 国 Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ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 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｂｒａｚｅｄ ｄｉａｍｏｎｄ ｔｏｏｌｓ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｒａｚｉｎｇ ａｌｌｏｙ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ， ｌａｓｅｒ ｂｒａｚｉｎｇ， ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｔｅｄ ｄｉａｍ ｏｎｄ， ｂｒａｚ ｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ， ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｎｉｆｏｒｍ／ａｒｒａｙ ｄｉａｍｏｎｄ ｇｒｉｔｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｃａｕｓｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｂｒａｚ ｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｂｒａｚｉｎｇ ｏｆ ｄｉａｍｏｎｄ ｔｏｏｌｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｉｔ ｉｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｂｒａｚ ｉｎｇ ａｌｌｏｙｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｏｒ ｄｉａｍ ｏｎｄ ｔｏｏｌｓ ＳＯ ｆａｒ ｃａｎ ｂｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ ｉｎｔｏ ｔｗｏ ｔｙｐｅｓ ｎａｍ ｅｌｙ ＴｉＣ ａｎｄ Ｃｒ Ｃ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｂｏｎｄｉｎｇ ｂｒｉｄｇｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉａｍｏｎｄ ｇｒａｉｎｓ．Ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｉｄｅａ ｏｆ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｍ ｏｒｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ａｎｄ ｃｌｅａｒ ｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａ ｌ ｏｎｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｂｒａ ｚｉｎｇ ａ ｌｌｏｙｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ． Ａ ｎｅｗ ｌａｓｅｒ ｂｒａ ｚ ｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｗｉｔｈ ｌａｓｅｒ ｂｅａｍ ａ ｓ ｈｅａｔ ｓｏｕｒｃｅ ｉｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐｒｅｖｅｎｔ ｔｈｅ ｄｉａｍｏｎｄ ｇｒａｉｎｓ ｆｒｏｍ ｂｅｉｎｇ ｇｒａｐｈｉｔｉｚｅｄ，ａｎｄ ａｖｏｉｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅｙ ａｒｅ ｗｈｏｌｌｙ ｈｅａｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｂｒａｚｅｄ ｄｉａｍ ｏｎｄ ｔｏｏｌｓ；ｂｒａｚｉｎｇ ａｌｌｏｙｓ；ｌａｓｅｒ ｂｒａｚｉｎｇ；ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔｒｅｓｓ
碳纤维复合材料钻孔工艺优化
帆
图4阶梯钻钻孔模型
《新技术新工艺》工艺与材料
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新技术新工艺 2021 年 第6 期
在图4和图5中!1表示麻花钻钻削轴向推 力。阶梯钻钻孔可分为初始钻削阶段和次级钻削阶 段! 表示轴向推力"表示次级切削刃施加的周 向载荷。采取阶梯钻将轴向推力进行分解，最终突 破产品临界推力的机会减小，不致于影响产品出口 质量。由此可见，使用阶梯钻比使用麻花钻轴向推 力小。
根据碳纤维材料特性和产品工况，考虑使用金 刚石刀具材料，但金刚石刀具有一个缺陷，加工过程 碰到金属容易碎裂，因此金刚石钻头不能用于碳纤 维复合材料与高强钢材料的孔加工。
根据碳纤维和高强度钢的硬度情况，D6AC淬 火后，抗拉强度&1 470 MPa⑷，硬度为45. 5〜49. 5
0 方案2：钻头钻 6.5孔。前期加工是用直柄麻
材料
HRC,碳纤维材料单丝抗拉强度&3 500 MPa,硬度 是钢的7〜9倍。考虑用硬质合金涂层刀具,表面涂 超硬涂层AIR涂层,AIR涂层介于一般涂层与金刚 石涂层之间，接近于金刚石硬度，耐高温,耐磨耗，干 湿两用。涂层刀具经表面抛光、镀铬、抛光、涂层、烘 干等工序，表面光滑，便于排屑。 3.2.2刀具结构的选择
花钻，应不断退钻来排屑，影响孔的表面质量，且刀 具磨损快。为改进孔的质量，考虑用预钻孔方式，先 钻05孔再扩06.5孔。由于采取普通钻床加工，须 分二道工序完成，产品存在二次装夹，重复定位精度 不能满足要求，影响孔的同轴度。根据先钻孔再扩 孔的原理，设计阶梯钻，一次装夹，一次成形。
有序排布钎焊金刚石磨盘的实验研究
有序排布钎焊金刚石磨盘的实验研究孟江雄;肖冰;王波;袁卫【摘要】将有序排布理论运用到钎焊技术，成功制备适合黑色金属、钢铁材料磨拋的新型工具-有序排布单层钎焊金刚石磨盘；将平面单颗磨粒有序排布方式与磨料群可控排布方式相结合，设计出一种新型磨盘顶端平面排布方式，并确定排布参数；对船用钢板 Q345低合金高强度结构钢进行磨拋试验，对比分析新型钎焊金刚石磨盘与传统树脂砂轮片的磨削性能。
结果表明：新型磨盘较树脂砂轮片噪音提高，磨屑规则(主要呈带状)，磨粒以磨损失效为主，几乎无整颗磨粒脱落，磨削效率约为树脂砂轮片的1.5倍。
%We applied orderly arrangement theory to brazing technology and successfully made the orderly arrayed monolayer brazing diamond millstone for polishing ferrous metal, steel and iron material.Plane single abrasive orderly arrangement way was combined with abrasive group of controllable configuration mode and a new configuration mode was designed for millstone top plane of optimized the configuration parameters.Polishing experiments were done on Q345 high strength low alloy structural steel used in ship.By contrastive analysis of the grinding performance between the new brazing diamond millstone and traditional resin grinding wheel,the results turned out that the new millstone had a higher noise than resin grinding wheel piece and its abrasive dust is regular and banding. Wear failure was the main failure type and almost no whole grinding grain fell off.The grinding efficiency of new millstone was one point five times than that of resin grinding wheel.【期刊名称】《金刚石与磨料磨具工程》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P22-25,29)【关键词】金刚石磨盘;有序排布;钢铁材料磨拋;磨削效率【作者】孟江雄;肖冰;王波;袁卫【作者单位】南京航空航天大学机电学院，南京 210016;南京航空航天大学机电学院，南京 210016;南京航空航天大学机电学院，南京 210016;南京航空航天大学机电学院，南京 210016【正文语种】中文【中图分类】TQ164;TG74造船业的迅猛发展，对钢铁材料的需求日益增加，同时对船体表面打磨工具的要求也不断提高[1]。
钎焊金刚石工具的研究现状及存在问题分析
作者所在课题组在国内外研究的基础上，采用Ni82CrBSi合金片状钎料，金刚石均匀排布在钎料片上，在低真空热压烧结炉中实现钎焊，对钎焊金刚石工具进行了初步研究，并且探索如何将钎焊这一技术用于孕镶工具中。从优化金刚石在胎体中的排布方式、金刚石粒度、浓度等静态结构参数及有效金刚石数量、金刚石间距等动态参数出发，实现单层金刚石在横向平面的有序排布，再通过叠层法在纵向呈错落排布，实现工作层中金刚石具备连续工作能力。为检验胎体对金刚石的包镶能力，特制作一只表镶金刚石钻头，进行5次开刃实验，并测得其最大平均出刃值。通过对钎焊单层工具金刚石出刃高度的测试（金刚石为45/50目），发现了其最大出刃值可达到70%以上，可以看出，钎焊技术可使金刚石与胎体的结合强度大大提高。对金刚石钻头（φ63mm）进行钢筋混凝土钻进模拟实验的结果表明，钻头在钻齿磨损近2mm时仍能继续工作，从理论上讲已经有两层金刚石参与了工作，这似乎说明了可以实现“孕镶”，具体的应用工艺仍在进一步研究之中。
钎焊金刚石工具的研究现状及存在问题分析
· 目前，用钎焊法制作金刚石（或立方氮化硼）工具已开始成为热点技术，但仅局限于单层工具，对于多层实现“孕镶”尚未见有成果发表。国外的钎焊技术研究始于20世纪80年代后期，但由于工作复杂至今仍停留在实验阶段，其应用也仅局限于单层工具；国内的高温钎焊技术研究起步较晚，与发达国家相比，研究的广度和深度远远不够，因而目前进展十分缓慢，但随着我国加入WTO，研究的步伐必然逐渐加速。
金刚石工具的使用效率与寿命除取决于金刚石磨粒被镶嵌的牢固程度外，还与胎体的耐磨性有关。胎体本身强度的高低、金刚石在胎体中的分布状态、金刚石的浓度等都会对胎体的耐磨性产生影响，所以，如何使胎体达到理想的状态也是今后工作中值得注意的问题。
基于单只钻头金刚石用量控制的钎焊金刚石钻头制备
基于单只钻头金刚石用量控制的钎焊金刚石钻头制备王波;肖冰;邵明嘉;段端志【摘要】During the preparation process of brazed diamond drill,the amount of diamond is difficult to control,which leads to unstable quality problems easily.In order to solve the problem,the mechanism of brazed diamond drill distribution was analyzed and the formula to calculate the amount of diamond was determined.The brazed diamond drill bits ofϕ12 mm,ϕ18 mm,ϕ22 mm,ϕ35 mm were prepared. The amount of diamond was measured by precision scales respectively and were compared with the theoretical values.The results showed that when the amount of brazed diamond drill was in 1 10 to 380 range,the difference of diamond consumption ranged 0.001 ~ 0.12 ct;the differences of ϕ12 mm,ϕ18 mm,ϕ22 mm and ϕ35 mm drill were less than 2%;single diamond drill dosages were respectively 1.104 ct,2.377 ct,3.559 ct,4.178 ct,compared with the theoretical value,the actual amount distributed basically within the range of the theoretical amount.The preparation of drill guided by the theoretical calculated amount proved feasible.%钎焊金刚石钻头在制备过程中金刚石用量不易控制,易导致钻头质量不稳定。