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铜基金刚石锯片胎体组织及性能的研究

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铜基金刚石锯片胎体组织及性能的研究

发布日期:2012-03-31 作者: 点击:

铜基金刚石锯片由于成本低、工艺性好、烧结温度低、锋利,而深受到广大生产厂商和用户的青睐。但其耐磨性差,使用寿命短的缺点一直以来成为制约其发展的主要原因。本文针对铜基金刚石锯片耐磨性差,使用寿命短这一问题,展开了深入研究。

  本文首先研究了烧结工艺和成分配比对不含金刚石胎体机械性能的影响。运用SEM、EDS对不含金刚石胎体组织进行观察和分析,揭示了胎体微观组织与机械性能之间的变化规律。利用正交实验的方差分析对胎体烧结工艺和成分配比进行了优化。然后通过向胎体中加入不同种类的金刚石,研究了金刚石对胎体机械性能的影响。运用SEM、EDS对金刚石与胎体之间的结合状况和结合方式进行了观察和分析。以福建603花岗岩为锯切对象,进行实切,检测由不同种类金刚石所制备的铜基锯片耐磨性。得出以下主要结论:

  770℃烧结的胎体机械性能明显高于690℃的胎体,保温9min的胎体机械性能高于保温3min的胎体。含8%WC的胎体硬度高于含4%WC的胎体,但抗弯强度与含4%WC的胎体基本相当。含18%Ni的胎体机械性能高于含8%Ni的胎体。

  胎体中由Cu、Sn、Fe、Ni四种元素所形成的灰白色絮状组织为强化相,该组织的含量越高,胎体机械性能越高。随着胎体机械性能的提高,胎体断裂方式由脆性断裂向韧性断裂转变。WC含量为8%时,WC在局部区域发生团聚。方差分析的优化结果表明:胎体烧结工艺和成分配比为770℃/ 9min/8%WC/18%Ni/25%Fe/49%Cu-10Sn。

  加入未镀覆金刚石后,胎体机械性能急剧下降。加入镀钛金刚石后,胎体机械性能较加入未镀覆金刚石胎体有大幅提高。同时加入镀钛金刚石和纳米金刚石的胎体与只加入镀钛金刚石的胎体相比,机械性能略有下降。

  未镀覆金刚石与胎体的界面处存在明显缝隙,金刚石与胎体之间为机械结合。镀钛金刚石与胎体之间结合紧密,界面处无明显缝隙,能谱分析结果表明镀钛金刚石与胎体之间为化学结合。纳米金刚石以吸附形式与胎体结合,纳米金刚石吸附在胎体中的颗粒表面上。

  锯切结果显示:同时含镀钛金刚石和纳米金刚石锯片的耐磨性>仅含镀钛金刚石锯片耐磨性>含未镀覆金刚石锯片耐磨性。其中同时含纳米金刚石和镀钛金刚石锯片与市场上同类产品相比,耐磨性提高了27%。(导师:毕晓勤  博士    研究生:朱建业)



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