金刚石工具基础知识

粉末粒度对工艺影响


细粉比粗粉好 避免全部采用粗粉 粗细粉末尽量搭配使用 细粉含量多时，需要的单位压制压力增大， 同时沿压制方向的密度差增大。
松装密度





粉末在松散状态下落入一个已知体积的杯 中，测得单位容积质量叫松装密度。 松装密度是设计成型模具的一个重要参数。 松装密度受粉末粒度、粒度组成、颗粒形 状、颗粒内空隙因素影响。 粉末颗粒粗，松装密度较大，粉末颗粒愈 细，颗粒间的摩擦增大，则松装密度较小。 较理想状态：粗细粉末搭配使用。

粒度在0.1-1000μm的粒子叫粉末颗粒。 有大量粉末颗粒组成的聚合体称为粉末。 粉末颗粒分为单颗粒（一次颗粒）和团粒 （二次颗粒）
粉末基本性能




基本性能分为化学性能、物理性能、工艺 性能。 化学性能：成分、杂质、化合状态等； 物理性能：颗粒的形状和大小，粒度分布， 密度，比表面积，活性等； 工艺性能：松装密度、振实密度、流动性、 压缩性和成形性等
松装密度检测
压缩性和成形性



压缩性：粉末在压制过程中的压缩能力。 主要影响因素：粉末颗粒的塑性，夹杂物， 颗粒形状。凡是影响松装密度的一切因素， 都会不同程度的影响粉末的压缩性。 成形性：粉末压制后，压坯保持既定形状 的能力。 粉末的成形性可以从压坯有无裂纹和压坯 的表面状态来分析。
模压成形过程
金刚石工具基础知识
粉末及压制
2011.9.17
金刚石概述

金刚石为矿物名 极少人造品 宝石级------ 80％天然品 金刚石 磨料级----- 几乎全部人造品 20％天然品 宝石级金刚石 经过琢磨后


钻石
人造金刚石性质


成分主要是C， 密度：3.52 单位：克拉ct 1ct=0.2g 硬度高，耐磨性好，强度高，冲击韧性好， 脆性小，热稳定性好，内部缺陷少。
3种压制方式
两种脱模方式
压坯密度均匀性分析

影响因素：粉末压缩性、粉末颗粒形状、 松装密度、压制方式、模具润滑条件、模 具表面粗糙度状况、压制过程中粉末移动 状态，压坯的形状。
单向压制密度分布
双向压制密度分布
不同高径比下密度分布
压制过程种粉末移动状态分析



简单形状压坯成形过程 1.装粉状态。粉末从料靴中较快地进入模腔， 是粉末颗粒形状，粒度粗细的反映。 2.压制前瞬时的粉末移动。仅靠粉末重量做 移动。 3.压制过程中粉末受压移动，特别是压坯成 形瞬间粉末向结合面的强制移动。如果粉 末移动不当，脱模时，容易产生裂纹和分 层。
金刚石颜色



人造金刚石在生长过程中由于有熔媒的存 在，因此含有硼、镍、锰、钴、硅、铝、 钙、镁等杂质，从而呈现不同的颜色和性 能。 含硼金刚石呈黑色，具有较高的强度和热 稳定性。 含有镍、锰等金属的金刚石呈现黄绿色。 金刚石中的杂质含量越少，颜色越透明， 热稳定性越好。
黄色和绿色金刚石
基本粉末
粉末制备


5.固态材料机械粉碎
Mn在大球料比（100：1）中球磨180h后的TEM图
粉末形状对工艺影响



表面光滑的颗粒，流动性好，对提高压坯 的密度有利。 形状比较复杂的粉末，流动性差，但对提 高压坯的强度有利。 用形状复杂的粉末压制，弹性后效小。形 状简单、表面光滑的粉末压制的压坯弹性 后效大，容易出现裂纹和变形。
粉末形状
粉末制备

1.液态金属雾化 采用快速流动的气流或液流将熔融金属粉 碎成液滴，而后凝固成金属粉末颗粒。
粉末制备

2.还原法制备金属粉末 用还原介质还原金属氧化物
粉末制备

3.羰基法制备金属粉末 通过金属羰基合物（M（CO）4）热分解制 备金属粉末
粉末制备

4.电解法制备金属粉末
金刚石和石墨区别



石墨和金刚石都属于碳单质，他们的 化学性质完全相同。但金刚石和石墨不是 同种物质，它们是由相同元素构成的同素 异型体. 二者的化学式都是c 石墨原子间构成正六边形是平面结构， 呈片状。 金刚石原子间是立体的正四面体结构， 呈金字塔形结构。
金刚石的硬度

摩氏硬度10，新摩氏硬度15，显微硬度 10000kg/mm2，显微硬度比石英高1000倍， 比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向性， 八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬 度，菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶 面硬度。
压制过程种粉末移动状态分析
压制过程种粉末移动状态分析
压制工艺及其操作规程



压制参数 1.压制压力及脱模力 2.压制方式 3.压坯回弹率（弹性后效） 4.压缩比（装填系数）
压制过程影响压坯质量的因素



1.模具及润滑剂的影响 减少摩擦的方法：采用高硬度的模具，彩 通合适的润滑剂。 2.压制参数的影响 加压速度 空气逸出 保压时间 压力传递
压坯裂纹
压制裂纹
楔形裂纹
层状裂纹
层状裂纹预防措施
内应力裂纹
压制过程裂纹分析
模具常见损坏情况及改进措施