脱蜡工艺对金刚石锯片性能影响的研究

本文尝试研究在金刚石锯片的制作工序过程中,增加对刀头生坯进行脱蜡工序,通过对比不采用脱蜡工艺制作的试样性能,来探讨脱蜡工艺对产品性能的影响.结果表明:采用脱蜡工艺,提高了胎体的相对烧结密度,减少了刀头中制粒剂残留,提高了锯片切割性能,并可以改善热压刀头的生产环境.对于添加超细钨铜粉末的胎体经脱蜡工艺处理后,可提高胎体的...     

Cu–Sn预合金粉造粒工艺对金刚石工具性能的影响

为了研究造粒工艺对Cu–Sn预合金粉金刚石工具性能的影响,添加不同种类、不同含量的造粒剂进行实验,并将相同条件下制备的造粒粉末进行不同温度的脱蜡处理,测试热压烧结制备的金刚石工具试样的力学性能。实验结果表明:KCP–1700是本实验中最适用的造粒剂;添加不同种类的造粒剂均使试样的力学性能降低;当混合粉中造粒剂含量超过130mL/kg时,试样力学性能下降幅度显著增大;400℃脱蜡处理基本可将造粒剂完全分解,使造粒粉末既能满足冷压工艺要求,又能满足烧结后的力学性能要求。     

FeCoCu预合金粉末含量和烧结温度对碳化钨基钻头性能的影响

为提高钻头胎体耐磨性与地层研磨性的适应性,提高钻头自锐能力,选取FeCoCu预合金粉作为胎体成分,对胎体性能进行研究。在碳化钨基胎体中添加FeCoCu预合金粉末,调节金刚石钻头胎体中FeCoCu粉末与WC粉末的配比关系,并在不同的烧结温度下烧制试样,寻找FeCoCu含量和烧结温度对胎体性能的影响规律。试验结果发现：随着FeCoCu含量的升高,胎体的相对致密度、洛氏硬度、抗弯强度和耐磨性随之降低;烧结温度对相对致密度、洛氏硬度、抗弯强度的影响幅度小,对胎体耐磨性的影响幅度大,最大变化幅度达到310%。FeCoCu预合金与烧结温度的耦合作用下,胎体的耐磨性变化存在较宽的调节区间,可通过二者组合的变化,调节胎体耐磨性,提高胎体对地层的适应性。     

超细钨铜合金粉末在金刚石工具中的应用研究

采用超细钨铜合金粉末和单质钨、铜粉末热压烧结成两组金刚石胎体块,利用硬度计,排水法,万能实验机,扫描电镜和锯切实验等测试分析手段分别分析测量了胎体的硬度、致密度、抗弯强度、断口形貌和锯切性能。实验结果表明:在高钨基胎体配方中添加超细钨铜合金粉末比添加单质钨、铜粉末可以显著提高胎体的硬度10 HRB左右,改善胎体合金使之均匀化,在本实验配方中,干切硬花岗岩时,高钨基胎体配方中添加超细钨铜合金粉末比添加单质钨、铜粉末切割平稳,形成胎体和金刚石有效的磨损匹配,可以显著提高工具的使用寿命30%左右。烧结温度范围内,添加合金粉的胎体抗弯强度均比添加单质钨、铜粉末低100 MPa左右,这主要是使用的超细钨铜粉末的氧含量较高所致。     

一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉末的性能研究

本文介绍了激光焊接金刚石工具的发展以及预合金粉末在激光焊接金刚石工具过渡层中的应用.分别对预合金粉末和混合粉末烧结得到的胎体进行了三点抗弯强度实验和焊接实验.实验结果表明:自行研制的超细预合金粉末S-1的烧结温度在750～850 ℃,抗弯强度在800～1300 MPa,激光焊接强度高于40 N·m,焊接强度变化小于4 N·m;在800 ℃烧结时,与混合粉末比较,使用超细预合金粉末,胎体的三点抗弯强度由1050 MPa提高到1300 MPa,焊接强度由36 N·m提高到44 N·m.     

细晶钼铜合金的制备

采用溶胶-喷雾干燥-煅烧-氢还原方法制取晶粒尺寸为17～50nm的超细Mo-30Cu复合粉末,研究烧结温度、时间和粉末中的氧含量对烧结致密化的影响,检测合金的拉伸力学性能,分析合金的拉伸断口形貌特征。结果表明：还原温度对粉末形貌有很大的影响;在1050～1200℃烧结即可实现材料的快速致密化,在1050℃烧结后保温60min时,合金的相对密度可达99％以上,并且晶粒细小,显微组织分布均匀;合金的最大抗拉强度可达755MPa,伸长率为6．41％。     

干式钻进金刚石钻头的制备及钻进性能研究

对干式钻进金刚石钻头的优点和国内干式钻进市场的现状,以及干式钻进钻头胎体设计的原则等问题进行了概述,实验中引入超细钨铜合金粉末来解决钻头烧结及钻进过程中存在的问题。实验结果显示:采用质量分数为45%的钨铜合金粉末,配合Cu、Co及Ni等金属粉组成胎体,通过制粒、预压成型、脱蜡、烧结、焊接等工艺制备了实验钻头,当烧结温度为850℃,压力25 MPa,保温时间180s时,钻头刀头的硬度超过HRB110,金刚石出刃效果好。与韩国某公司钻头进行花岗岩钻进对比显示:本实验钻头钻进效率提高7%,寿命和韩国某公司钻头相当,体现出了良好的干式钻进性能。      

CSB-2预合金粉质量分数和烧结温度对热压富铁基胎体力学性能的影响

热压富铁基金刚石钻头具有成本低、钻速高的优点,已在钻探中广泛应用。对比相同的热压富铁基胎体配方,通过测试试样的致密度、显微硬度、抗弯强度和抗冲击韧性,研究CSB-2预合金粉质量分数和烧结温度对金刚石钻头胎体力学性能的影响。试验结果表明:添加CSB-2预合金粉的胎体性能均比单质混粉胎体性能好。随CSB-2质量分数的增加,胎体的致密度、显微硬度、抗弯强度和抗冲击韧性分别最大提高了7.68%、27.99%、94.43%和312.82%;同时,胎体粉末预合金化有利于降低胎体的热压烧结温度;为获得良好的应用效果,CSB-2质量分数应大于30%,且最佳烧结温度为940~980℃。      

球磨时间对无粘结相超细硬质合金组织及性能的影响

采用传统粉末冶金方法在1 850℃真空烧结条件下制备了无粘结相超细硬质合金,研究了球磨时间对无粘结相超细硬质合金组织及性能的影响。结果表明:球磨时间对无粘结相超细硬质合金组织及性能有显著的影响,延长球磨时间有助于合金的烧结致密化,降低烧结体孔隙度;而延长球磨时间对合金WC平均晶粒度和粒度组成影响不明显;在WC粉末配碳量不足时,烧结后的合金中产生W_2C相,并且W_2C相含量随着球磨时间的延长而逐渐增加;随着球磨时间的延长,合金的硬度(HV_(10))先增加然后趋于稳定,合金的断裂韧性随球磨时间的变化不明显。当球磨时间为84 h时,合金的综合性能最佳,维氏硬度(HV_(10))为2 590 kg/mm~2,断裂韧性为6.7 MPa·m~(1/2)。     

WC—8％Co硬质合金注射成形工艺研究

研究了WC-8%Co硬质合金的粉末注射成形工艺,考查了不同气氛和脱脂方法对脱脂坯碳含量的影响及烧结温度、保温时间对合金强度的影响,以及固体粉末装载量对产品尺寸精度及保形性的影响。结果表明:溶剂脱脂+75%N2/25%H2混合气体热脱脂工艺,不仅能大幅度提高脱脂速率,而且有利于合金碳含量的控制。提高试样固体粉末装载率有利于提高制品密度和尺寸精度。在1460℃烧结,保温2h,PIM硬质合金试样的抗弯强度、硬度、密度分别达到2480MPa,HRA900MPa,和14.72g.cm-3;烧结后制品保形性良好,尺寸偏差为±0.02mm;断口检查和金相检验没有发现任何明显缺陷,合金组织均匀;平均晶粒度为2μm,孔隙度为A02B00,无石墨夹杂和η相出现。     

氢气脱蜡工艺与原料WC碳量的选择

将不同碳含量碳化钨配制的钴含量为11%左右的硬质合金石蜡混合料压制成压坯,将压坯置于一体化ZKL-16氢气脱蜡真空烧结炉和真空脱蜡真空烧结炉中,采用氢气、氮气、真空三种脱蜡方式分别进行脱蜡后真空烧结,烧结后的合金进行检测分析,比较发现采用氢气脱蜡真空烧结工艺可采用饱和碳化钨。在氢气脱蜡工艺下,研究了各工艺参数对脱蜡效果的影响,以确定氢气脱蜡条件下矿用硬质合金原料WC碳量的选择。结果表明,采用饱和碳含量6.13%的WC作为原料,经氢气脱蜡真空烧结,可生产出合格的硬质合金。     

第二代FeCuCo预合金粉末的烧结与力学性能研究

采用国产真空热压烧结机制备了第二代FeCuCo预合金粉末的胎体试样,着重研究了不同烧结温度对胎体的断口形貌、相对密度、硬度和抗弯强度的影响。结果表明:在选定的不同热压烧结温度下,胎体的断口均为沿晶断裂和穿晶断裂的混合型断口,胎体的晶粒尺寸比较均匀;随着烧结温度的升高,胎体内的晶粒逐渐长大,但没有发生异常长大现象,胎体的相对密度先略有升高然后恒定不变,硬度一直呈下降趋势,抗弯强度先升高后下降;在30 MPa保压6 min的条件下,第二代FeCuCo预合金粉末的最佳烧结温度为850℃,此时胎体的相对密度为97.5%,硬度为105.5 HRB,抗弯强度为1 839.14MPa。     

预合金粉含量对铁基胎体微观组织及性能的影响

研究添加2%、6%、10%和14%质量分数的CuZnSn预合金粉，对金刚石陶瓷磨边轮铁基胎体热压烧结组织、物相组成及力学性能的影响。结果表明:不添加预合金粉烧结的铁基胎体主要包括灰白色、浅灰色和深灰色3种组织，存在的物相主要为γ-Fe、(Cu, Sn)和(γ-Fe, Ni)固溶体以及Fe₄Cu₃、Cu₄₁Sn₁₁、Ni₄Sn等金属间化合物；加入预合金粉后，烧结工艺相同时，胎体中灰白色组织面积明显减少，浅灰色组织面积增加，深灰色组织面积变化不明显，除上述物相外，还出现了Cu_0.61Zn_0.39和CuZn₂物相。随着CuZnSn预合金粉含量增加，铁基胎体的致密度、硬度、抗弯强度均呈先增大后减小的趋势，而磨损量则呈先减少后增加的趋势；在CuZnSn添加质量分数为6%时，分别达到最大值99.8%、104.4 HRB、947.2 MPa和最小值0.272 5 g。添加适量CuZnSn预合金粉可以增加铁基胎体的液相量，改善粉体流动性，提高胎体性能，添加过量则会降低其综合性能。      

铜磷预合金粉在金刚石工具中的应用

在金刚石工具中添加铜磷预合金粉,热压烧结过程中铜磷预合金粉瞬时液化对铁铜基础粉形成钎焊连接,烧结体的致密度、硬度、强度均得到提高。铜磷预合金粉改善单质铁粉和铜粉的润湿性和结合力,并在晶界处生成脆性化合物,增加烧结体的脆性,提高了金刚石工具的锋利度,在金刚石工具行业中具有广阔的应用前景。      

Microstructural evolution during direct laser sintering of multi-component Cu-based metal powder

A multi-component Cu-based metal powder was chosen for direct laser sintering. The powder consists of a mixture of high-purity Cu powder, pre-alloyed CuSn and CuP powder. Liquid phase sintering with complete melting of the binder （CuSn） but non-melting of the cores of structural metal （Cu） proves to be a feasible mechanism for laser sintering of this powder system. The microstructural evolution of the sintered powder with variation of laser processing parameters was presented. High sintering activities and sound densification response were obtained by optimizing the laser powers and scan speeds. Using a high laser power accompanied by a high scan speed gives rise to baUing effect. At a high laser power with a slow scan speed the sintering mechanism may change into complete melting/solidification, which decreases the obtainable sintered density. The role of additive phosphorus in the laser sintering process is addressed. Phosphorus can act as a fluxing agent and has a preferential reaction with oxygen to form phosphatic slag, protecting the Cu particles from oxidation. The phosphatic slag shows a concentration along grain boundaries due to its light mass as well as the short thermal cycle of SLS.     

Effect of Fe-based pre-alloyed powder on the microstructure and holding strength of impregnated diamond bit matrix

An iron-rich pre-alloyed powder was selected out, and the pre-alloying degree of matrix materials and the sintering temperature were considered to investigate the effect of the Fe-based pre-alloyed powder on the microstructure and holding strength of impregnated diamond bit matrix. And relative density and bending strength of the specimens were measured, and then the resulting fracture surfaces were analyzed using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS). The results showed that the relative density, bending strength and plasticity of matrix materials are increased with the sintering temperature and the pre-alloying degree. The influence of the pre-alloying degree on them is more significant than that of the sintering temperature within the experimental parameters. Besides, Fe-based matrices have thermal corrosion effect on diamonds at high temperature sintering process. And the rate of diamond graphitization has a greatly increase with the sintering temperature changes from 900 °C to 1020 °C and the holding strength decreases. A low pre-alloying degree accelerates the rate of diamond graphitization. But an adequate pre-alloying degree of Fe-based matrix materials is conducive to improve the wettability of the matrix to diamonds, alleviate the diamond graphitization, reduce the diamonds' thermal damage and improve the holding strength. Besides, it can also greatly reduce the sintering temperature and broaden the sintering temperature range. In a word, it is feasible and reasonable that Fe-based pre-alloyed powders replace Fe elemental powders to fabricate impregnated diamond bits. And it has a good economic value and broad application prospect.     

Ce在混合稀土掺杂的硬质合金烧结体表面富集现象的热力学分析

采用混合稀土(以La和Ce为主体成分)-Co预合金粉形式在硬质合金湿磨时直接加入制备了含稀土的低碳硬质合金。用扫描电镜与能谱仪对合金的烧结体表面进行了观察与分析。结果表明,在真空烧结过程中,合金中的稀土La、Ce发生分离,Ce向合金表面迁移,并在合金烧结体表面产生了明显的富集,形成含氧的稀土第三相。本文从热力学方面对这一现象进行了解释。     

高密度纯钨的低温活化烧结工艺及其致密化行为

采用溶胶喷雾干燥-煅烧-氢热还原法制备了BET粒径为0.21μm的超细纯钨粉末,并利用球磨处理进一步活化粉末。研究了超细纯钨粉末形貌及其性能随球磨时间的变化特征,探索了未球磨、球磨5h及球磨10h3种超细纯钨粉末烧结致密工艺,此外还详细研究了纯钨烧结体组织形貌、晶粒尺寸及显微硬度等性能随烧结温度及球磨时间的变化规律。结果表明,球磨处理对超细纯钨粉末的烧结起到了极大的活化作用,由球磨10h粉末制成的压块在1900℃下烧结2h其致密度即可达97.3%,比传统微米级纯钨粉末制成的压块达到相同烧结致密度的温度降低了600℃以上。同时,球磨处理可以大幅降低钨粉的起始烧结温度和再结晶温度,获得组织更加均匀细小、力学性能(硬度)更加优良的钨烧结体。