Ni、Sn对Fe基金刚石工具胎体组织及性能影响
发布时间：2022-01-13 01:21
金刚石工具在建筑建材、光学加工、陶瓷改型、地质钻探、电子电器等行业均有广泛应用,现代制造业对金刚石工具的要求也越来越高。人造金刚石多为微粉状或细小颗粒状,需将其与基体材料制成工具才能有效发挥作用,金刚石工具胎体材料的性能是金刚石能否发挥优异性能的关键。本文研究了Ni、Sn元素加入Fe基胎体后的组织演变规律;在Fe-Cu基胎体中分别添加Ni、Sn元素,分析了成分变化对其组织和性能的影响;分析了FeCuSnNi四组分胎体的组织和性能变化,研究了各合金元素在胎体体系中的相互作用,并应用回归模型探讨胎体成分对硬度、抗弯强度的影响规律。主要研究结论如下:FeNi胎体530℃烧结时,α-Fe颗粒间、α-Fe与Ni颗粒间几乎无扩散,组织中主要为α-Fe相和含少量Fe的Ni基固溶体。760℃、800℃烧结的组织中主要为α-Fe相和γ（Fe,Ni）相,Fe/Ni界面处元素互扩散沿表面和晶界处扩散速度较快,界面处出现小块α-Fe和γ（Fe,Ni）固溶体的混合组织。FeNi3化合物的生成焓负值较小,FeNi烧结体系中形成了γ（Fe,Ni）固溶体,未生成Fe/Ni的金属间化合物。FeSn...
【文章来源】：机械科学研究总院北京市
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
金刚石的晶体结构及宏观形貌
图 1-2 金刚石工具胎体的磨损及金刚石受力示意图石工具中胎体的作用主要是把持金刚石和匹配被加工材料的体材料的性能优劣决定了工具的性能，为获得性能良好的性能应满足以下几点要求[27-29]：体耐磨性与被加工工件相匹配。胎体材料的耐磨性过高，胎体，则金刚石未出露不参与切削，工具锋利度不好，加工效率胎体材料的耐磨性过低，在工件的作用下磨耗过快，金刚石胎体材料磨损失去依托而脱落，脱落的金刚石又研磨胎体加降低工具的使用寿命。体对金刚石有良好的把持力。若胎体对金刚石把持力较弱，金用力时易脱落，有效利用率低；胎体对金刚石有较好的把持石都能有效的参与切削，提高金刚石利用率。胎体对金刚石力和化学结合力，化学结合力要远大于机械包镶力[30]，烧结
图 1-3 球形颗粒的烧结模型[86])烧结前颗粒的原始接触 (b)烧结早期颗粒烧结颈长大 (c)、(d)烧结后期孔隙球烧结初期粉末间虽然形成粘结面，但烧结体密度并未明显增加，只有烧结体增加，随着烧结颈长大，粉末颗粒间相互靠近、孔隙球化促进烧结体密度增末烧结过程根据时间大致可分为 3 个阶段。1）粘结阶段：烧结初期粉末颗粒间接触点形成晶体间的结合，通过形核、扩散大等过程，点接触转变成面接触形成烧结颈。此阶段粉末内的晶粒与粉末形态生明显改变，烧结体密度增加不明显，但由于颗粒间形成粘结面而相互连接，体密度和导电率显著增加。2）缩颈长大阶段：原子通过粘结面发生物质迁移，烧结颈长大，颗粒间距离，形成连续的孔隙网络；同时由于晶粒长大，晶界越过孔隙移动，晶界迁移之隙大量消失。此阶段烧结体收缩，密度和强度增加。
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面扩散机制下非等径金属粉末烧结过程的数值模拟研究（英文）[J]. 宋敏,郑洲顺,谌东东,汤慧萍,王建忠. 稀有金属材料与工程. 2017(10)
[2]中国人造金刚石的发展及其关键技术的进步[J]. 罗锡裕,徐燕军,刘一波. 粉末冶金工业. 2016(01)
[3]CuSn15和Fe对无压烧结金刚石工具胎体性能的影响[J]. 蒙光海,雷晓旭,卢安军,秦海青,林峰. 粉末冶金技术. 2015(02)
[4]纳米镍粉对孕镶金刚石切削工具胎体性能的影响[J]. 高科,徐小健,谢晓波,李梦,董博,孙阳,张绪良. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2014(08)
[5]超硬磨具用金属结合剂国内外研究进展[J]. 邹文俊,陈功武,宋城,彭进. 金刚石与磨料磨具工程. 2014(04)
[6]预烧结温度对热等静压法制备Co基金刚石串珠性能的影响[J]. 张星,段秋香,郭桦. 金刚石与磨料磨具工程. 2014(04)
[7]短碳纤维增强金刚石钻头铁基胎体性能的研究[J]. 沈立娜,阮海龙,欧阳志勇,吴海霞,李春. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2014(03)
[8]烧结颈对多孔钛压缩力学性能的影响(英文)[J]. 邹鹑鸣,刘燕,杨锌,王宏伟,魏尊杰. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(S2)
[9]元素Cu对Co基配方的性能影响[J]. 杨理清,张延军,罗文来. 超硬材料工程. 2012(04)
[10]解析SEM&EDS分析原理及应用[J]. 翟青霞,黄海蛟,刘东,刘克敢. 印制电路信息. 2012(05)
博士论文
[1]深孔钻探金刚石钻头用FeCoCu预合金粉的制备及性能研究[D]. 谢德龙.湖南大学 2016
[2]磨料预钎焊金刚石工具的基础研究[D]. 段端志.南京航空航天大学 2016
[3]新型金属结合剂金刚石工具技术的基础研究[D]. 苏宏华.南京航空航天大学 2007
[4]固液反应球磨工艺及其原理研究[D]. 陈鼎.中南大学 2003
[5]稀土添加剂对铁基金刚石复合材料性能影响的研究[D]. 戴秋莲.华侨大学 2003
硕士论文
[1]粉末烧结Cu-Fe基金刚石复合材料力学性能及界面结合特性研究[D]. 张杰.兰州理工大学 2012
[2]非晶Cu-P钎料钎焊过程的组织转变及扩散行为研究[D]. 王智慧.兰州理工大学 2008
[3]预合金粉在金刚石锯片中的应用[D]. 王春芳.河北工业大学 2004
本文编号：3585782
【文章来源】：机械科学研究总院北京市
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
金刚石的晶体结构及宏观形貌
图 1-2 金刚石工具胎体的磨损及金刚石受力示意图石工具中胎体的作用主要是把持金刚石和匹配被加工材料的体材料的性能优劣决定了工具的性能，为获得性能良好的性能应满足以下几点要求[27-29]：体耐磨性与被加工工件相匹配。胎体材料的耐磨性过高，胎体，则金刚石未出露不参与切削，工具锋利度不好，加工效率胎体材料的耐磨性过低，在工件的作用下磨耗过快，金刚石胎体材料磨损失去依托而脱落，脱落的金刚石又研磨胎体加降低工具的使用寿命。体对金刚石有良好的把持力。若胎体对金刚石把持力较弱，金用力时易脱落，有效利用率低；胎体对金刚石有较好的把持石都能有效的参与切削，提高金刚石利用率。胎体对金刚石力和化学结合力，化学结合力要远大于机械包镶力[30]，烧结
图 1-3 球形颗粒的烧结模型[86])烧结前颗粒的原始接触 (b)烧结早期颗粒烧结颈长大 (c)、(d)烧结后期孔隙球烧结初期粉末间虽然形成粘结面，但烧结体密度并未明显增加，只有烧结体增加，随着烧结颈长大，粉末颗粒间相互靠近、孔隙球化促进烧结体密度增末烧结过程根据时间大致可分为 3 个阶段。1）粘结阶段：烧结初期粉末颗粒间接触点形成晶体间的结合，通过形核、扩散大等过程，点接触转变成面接触形成烧结颈。此阶段粉末内的晶粒与粉末形态生明显改变，烧结体密度增加不明显，但由于颗粒间形成粘结面而相互连接，体密度和导电率显著增加。2）缩颈长大阶段：原子通过粘结面发生物质迁移，烧结颈长大，颗粒间距离，形成连续的孔隙网络；同时由于晶粒长大，晶界越过孔隙移动，晶界迁移之隙大量消失。此阶段烧结体收缩，密度和强度增加。
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面扩散机制下非等径金属粉末烧结过程的数值模拟研究（英文）[J]. 宋敏,郑洲顺,谌东东,汤慧萍,王建忠. 稀有金属材料与工程. 2017(10)
[2]中国人造金刚石的发展及其关键技术的进步[J]. 罗锡裕,徐燕军,刘一波. 粉末冶金工业. 2016(01)
[3]CuSn15和Fe对无压烧结金刚石工具胎体性能的影响[J]. 蒙光海,雷晓旭,卢安军,秦海青,林峰. 粉末冶金技术. 2015(02)
[4]纳米镍粉对孕镶金刚石切削工具胎体性能的影响[J]. 高科,徐小健,谢晓波,李梦,董博,孙阳,张绪良. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2014(08)
[5]超硬磨具用金属结合剂国内外研究进展[J]. 邹文俊,陈功武,宋城,彭进. 金刚石与磨料磨具工程. 2014(04)
[6]预烧结温度对热等静压法制备Co基金刚石串珠性能的影响[J]. 张星,段秋香,郭桦. 金刚石与磨料磨具工程. 2014(04)
[7]短碳纤维增强金刚石钻头铁基胎体性能的研究[J]. 沈立娜,阮海龙,欧阳志勇,吴海霞,李春. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2014(03)
[8]烧结颈对多孔钛压缩力学性能的影响(英文)[J]. 邹鹑鸣,刘燕,杨锌,王宏伟,魏尊杰. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(S2)
[9]元素Cu对Co基配方的性能影响[J]. 杨理清,张延军,罗文来. 超硬材料工程. 2012(04)
[10]解析SEM&EDS分析原理及应用[J]. 翟青霞,黄海蛟,刘东,刘克敢. 印制电路信息. 2012(05)
博士论文
[1]深孔钻探金刚石钻头用FeCoCu预合金粉的制备及性能研究[D]. 谢德龙.湖南大学 2016
[2]磨料预钎焊金刚石工具的基础研究[D]. 段端志.南京航空航天大学 2016
[3]新型金属结合剂金刚石工具技术的基础研究[D]. 苏宏华.南京航空航天大学 2007
[4]固液反应球磨工艺及其原理研究[D]. 陈鼎.中南大学 2003
[5]稀土添加剂对铁基金刚石复合材料性能影响的研究[D]. 戴秋莲.华侨大学 2003
硕士论文
[1]粉末烧结Cu-Fe基金刚石复合材料力学性能及界面结合特性研究[D]. 张杰.兰州理工大学 2012
[2]非晶Cu-P钎料钎焊过程的组织转变及扩散行为研究[D]. 王智慧.兰州理工大学 2008
[3]预合金粉在金刚石锯片中的应用[D]. 王春芳.河北工业大学 2004
本文编号：3585782
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