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合金粉末的發展

2020-05-06

為了解央高溫下鐵對金剛石的熱侵蝕,水霧化純鐵粉提高結合劑與金剛石的結合強度以及工具的自銳性,鐵基結合劑的發展趨勢主要有以下幾個方面:

(1)鑄鐵結合劑。鑄鐵結合劑已成功用于加工陶瓷的金剛石磨輪,其主要成分是:灰口鑄鐵切削粉碎粉加羰基鐵粉。由于鑄鐵粉中含硅,通過燒結處理后使石墨球狀化,而提高了結合劑的強度;鑄鐵中的石墨,可防止磨削過程中的燒焊,使被加工件表面干凈,降低表面粗糙度;鑄鐵粉飽和著碳,使高溫燒結時金剛石所擴散的碳原子極少,從而抑制金剛石的劣化;羰基鐵粉可降低鑄鐵含碳量和燒結后的脆性,提高鑄鐵粉的燒結性和對金剛石的黏結力。鑄鐵結合劑磨輪較青銅基磨輪具有強度高,磨削比大,便于控制磨削速度,工件表面粗糙度低等優點。鑄鐵結合劑還成功應用于石材用金剛石圓鋸片。


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(2)超細鐵粉。超細鐵粉具有很高的燒結活性,熱壓燒結溫度可降低至800℃以下,可有效避免鐵對金剛石的侵蝕,同時超細鐵粉胎體強度高、硬度高、與金剛石耐磨匹配性好。

(3)添加合金元素。1)加入一-定量的銅、鋅、錫、磷、鐵共晶合金等低熔點元素或合金作為黏結相,讓其在燒結過程中較早熔融,成為液相,使結合劑具有液相燒結的特征,得到理想的致密燒結體。2)添加少量的高硬度、高熔點的骨架成分,如鎢、碳化鎢、金屬氧化物等,以提高結合劑的硬度和耐磨性。3)強化成分,例如加入適量的鎳,固溶強化鐵胎體;加入少量的碳、硅元素,形成Fe,C或Fe,Si強化鐵基胎體;加人少量的磷,可以顯著提高鐵基體的硬度與耐磨性并減緩鐵對金剛石的熱浸蝕作用,并且改善自銳性的作用顯著;加入少量鉬、鈹、稀土元素可以起到同樣的作用。4)增加適量的親和元索來增強鐵基結合劑對金剛石的化學親和力,如加人3%左右的鉆可大幅度提高鐵基結合劑對金剛石的把持力;加入適當的碳化物形成元素(Cr、Ti),使之能夠在高溫下生成穩定的碳化物,強化胎體,提高把持力。

(4)預合金化或部分預合金化。由于熱壓燒結時間短,特別是溫度較低時,高熔點合金元素來不及擴散合金化,仍以單質形式存在,不能充分發揮作用,鐵基結合劑預合金化或部分預合金化均能有效解決這一問題。例如Fe-Ni-Cu、Fe-Ni-Cu-Sn、Fe-Co-Cu 等預合金粉末已大量用于代鉆工具;添加663青銅、Cu-Sn20、Cu-P、Fe-P、Fe-B 合金粉末來降低燒結溫度;添加Fe-Cr、Fe-Mn 合金粉末較直接添加Cr或Mn效果顯著。


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