Ni-Cr合金钎料激光钎焊金刚石磨粒界面显微结构及形成机理

本文采用Ni-Cr合金钎料,在Ar气保护条件下,对金刚石磨粒进行了激光钎焊试验研究。采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)分析金刚石磨粒与Ni-Cr钎料结合界面的组织结构与物相组成,并研究了钎料与金刚石界面处碳化物的形成机理。测试结果表明,激光钎焊过程中在金刚石表面附近形成的富Cr层与金刚石表面的C元素反应生成碳化物Cr3C2,通过反应热力学与动力学分析显示界面反应产物可以依靠置换反应形成,使金刚石磨粒与钎料实现了牢固结合。     

激光钎焊金刚石磨粒界面微结构分析

采用Ni基合金钎料,在Ar气保护条件下,对金刚石磨粒进行了激光钎焊试验研究.采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)对钎焊金刚石试样进行理化分析,探讨了钎料与金刚石界面处碳化物的形成机理.结果表明,激光钎焊过程中在金刚石表面附近形成的富Cr层与金刚石表面的C元素反应生成碳化物,在钢基体结合界面上Ni-Cr合金钎料和钢基体中的元素相互扩散形成化学冶金结合.     

Ni-Cr合金真空钎焊金刚石界面反应的热力学与动力学分析

采用Ni-Cr合金钎料，适当控制钎焊工艺，实现了金刚石与钢基体的高强度连接。采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)及X射线衍射结构分析了真空加热条件下，Ni-Cr合金钎料与金刚石之间的界面反应，探讨了钎料与金刚石界面处碳化物的形成机理。结果表明，Ni-Cr合金钎料中的Cr和少量Si在金刚石表面富集并与金刚石中的C发生反应生成Cr7C3、Cr3C2碳化物，其中Cr7C3呈笋状生长，Cr3C2呈片状，可能有少量SiC生成。金刚石与钎料的界面形成了金刚石＼SiC、Cr3C2＼Cr7C3钎料的梯度材料，实现了Ni-Cr合金与金刚石的冶金结合。     

金刚石磨具钎焊工艺研究

采用Ni-Cr合金粉末做钎料,利用800W YAG固体激光器,适当控制钎焊工艺,实现了金刚石与钢基体的牢固焊接.分析了钎料与金刚石之间的界面反应,探讨了钎料与金刚石界面处碳化物的形成机理,进行了磨削实验.结果表明,当激光输入焦比能为0.05～0.06 kJ/mm2时,金刚石磨粒与基体之间有着较高的结合强度,磨粒的利用率高,金刚石磨粒在整个加工过程中没有出现脱落的情况.     

氨分解气氛保护下钎焊金刚石界面微观组织分析

为探索钎焊金刚石工具的大批量生产工艺,在氨分解气氛保护环境下于连续式网带炉中用Ni-Cr合金做钎料进行了金刚石的钎焊试验和钎焊磨盘的磨削试验. 用扫描电镜观察了钎焊后金刚石磨粒的微观组织形貌;用X射线能谱仪对深腐蚀后的金刚石磨粒表面进行了能谱分析,结合X射线衍射仪对磨粒表面生成物进行了物相鉴定;用三维视频显微镜观察和分析了金刚石磨盘磨削花岗岩时磨粒脱落情况. 结果表明,氨分解气氛保护钎焊金刚石,金刚石与钎料界面发生了化学冶金反应,生成了柱状碳化物,磨粒获得了较高的结合强度,磨削花岗岩50 m,磨粒脱落率仅为2.2%,略高于真空钎焊磨盘.     

多层钎焊金刚石锯片的研制及基础分析

使用添加了合金粉A的Ni-Cr合金钎料制备金刚石表面钎焊金属化的磨粒,采用粉末冶金烧结技术制作了多层钎焊金刚石锯片、镀钛金刚石锯片和无镀覆金刚石锯片,并进行了对比切割试验。应用扫描电镜对表面钎焊金属化的金刚石磨粒界面及多层钎焊刀头断面进行了综合分析。结果表明:添加合金粉A既能保证Ni-Cr合金对金刚石磨粒的润湿,又能有效降低钎料对金刚石的损伤;多层钎焊锯片胎体与金刚石磨粒之间出现Ni元素的迁移现象,胎体与金刚石磨粒钎焊层形成了冶金结合;多层钎焊锯片比镀钛锯片具有更高的磨粒把持强度。     

铜基钎料真空钎焊金刚石

采用铜基合金钎料,适当控制钎焊工艺,实现了金刚石与钢基体的高强度连接.借助扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)分析了真空加热条件下,对铜基合金钎料与金刚石之间的界面反应,钎焊面进行了表面形貌和结构分析.探讨了钎料与金刚右界面处碳化物的形成机理.阐明了在钎焊过程中Ti元素在金刚石界面形成富Ti层并与金刚石表面的C元素反应生成TiC、SnTi C是实现合金层与金刚石有较高结合强度的主要因素.钎料与钢基体在钎焊温度下发生组元间相互扩散,形成了固溶体及其化合物,从而实现钎料与钢基体的高强度结合,并对一系列铜基钎料进行了测试.     

Ni-Cr合金钎焊镀钛金刚石的研究

本文利用真空炉中钎焊的方法,采用Ni-Cr合金钎料,适当控制钎焊温度,保温时间和冷却速度,实现了镀钛金刚石与钢基体的高强度连接.并用深腐蚀处理钎焊后的试样,使金刚石脱离基体,用扫描电镜,X-射线能谱,对金刚石表面的碳化物进行了分析,剖析了Ni-Cr合金与镀钛金刚石的接口微区结构.结果表明:在钎焊过程中,钎料在金刚石表面形成富铬层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr7C,和Cr3C2,其中Cr7C3呈笋状生长,Cr3C2呈片状生长,而Ti却并没有在表面形成碳化物.这主要是因为Ti元素与Ni的结合力大于Ti与C的结合力,因此,实现Ni-Cr合金与镀钛金刚石高强度冶金结合的,是活性钎料中的Cr元素.     

Ag-Cu-Ti钎料钎焊金刚石的界面微观组织分析

在真空炉中采用Ag-Cu-Ti钎料对金刚石磨粒进行了真空钎焊试验,实现了金刚石与钢基体的高强度连接.采用SEM对金刚石与钎料界面、金刚石表面碳化物形貌进行了观察分析,采用EDS分析了金刚石与钎料界面的成分变化,采用Raman对焊后的金刚石结构进行了分析.结果表明,Ag-Cu-Ti钎料中的Ti元素在界面处发生偏析,并在金刚石表面生成尺寸小于1 μm块状TiC,金刚石在焊接过程的高温中没有发生石墨化,最后在界面上形成了金刚石/TiC/钎料/钢基体的梯度结合层.     

Ni-Cr合金真空钎焊金刚石的表面石墨化

以Ni-Cr合金为钎料采用真空钎焊的方法制备了金刚石钎焊试样.运用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)及显微激光拉曼光谱仪对钎焊金刚石表面石墨化的形貌、石墨化程度进行了综合分析.结果表明,在Ni-Cr合金钎料真空钎焊金刚石的过程中,金刚石的表面生成了石墨,其厚度约为10μm;而钎焊过程中,金刚石表面C原子结构的破坏、解体以及降温过程中C原子的析出和再结晶是导致金刚石石墨化的原因;钎焊时在金刚石表面先生成石墨后生成碳化物.     

Ni-Cr钎料钎焊镀钛CBN界面微观结构分析

采用Ni-Cr钎料真空钎焊镀钛CBN磨粒和45号钢。用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪综合分析镀钛CBN磨粒的焊后形貌，磨粒与Ni-Cr钎料连接界面的微观结构和钎焊后磨粒表面的生成物。发现:钎焊过程中Ni-Cr钎料沿钛镀层爬升，对磨粒浸润性良好。焊后CBN磨粒出露部分的钛镀层在Ni原子的扩散下转变为Ni-Ti金属层。而在钎料包埋处，磨粒的钛镀层在钎焊过程中与CBN、Ni-Cr钎料相互扩散反应，生成了一层以NiTi和Ni_0.3Ti_0.7N为主的中间层，实现镀钛CBN磨粒和Ni-Cr钎料的冶金结合。      

真空钎焊金刚石界面碳化物的形貌

采用Ni-Cr、Ag-Cu-Ti和Ti-Zr-Ni-Cu等钎料分别对单晶金刚石与基体进行真空钎焊。SEM、EDS和XRD等分析结果表明,在一定的钎焊温度、时间及真空度下,金刚石与所有钎料均形成化学冶金结合,在不同钎料界面形成的碳化物的种类、数量和形貌分布却显著不同;Ni-Cr合金钎料在界面处形成片状的Cr3C2和针状Cr7C3;Ag-Cu-Ti钎料则生成不连续分布块状TiC,Ti-Zr-Ni-Cu生成的是呈鹅卵石状连续分布的TiC。     

激光钎焊多层金刚石磨粒与镍铬合金的微观结合形态

在45钢基体上进行了镍铬合金钎料与金刚石磨粒的多层钎焊加工,借助光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等研究了钎料与金刚石磨粒的结合形态、钎料层组织结构及其变化规律、金刚石表面损伤形态、金刚石与钎料结合处以及钎焊层的元素分布规律.结果表明:从与基体结合处到钎焊层表面分别形成了平面晶、胞状晶、树枝晶、柱状晶以及等轴晶的显微组织形态.输入的线能量影响钎料与金刚石的浸润结合、及钎焊层晶粒大小.逐道搭接钎焊时的热积累改变了搭接线附近的晶粒生长方向和大小,在逐层堆叠时的层与层结合线附近存在粗化晶粒区.金刚石磨粒的存在促使其周边形成等轴晶和垂直其界面生长的柱状晶和树枝晶.钎焊层内C元素含量在靠近上表面附近较高.钎焊层内部金刚石与钎料之间存在一元素过渡区域,Cr和Si元素在过渡区存在聚集现象,有利于形成Cr和Si的碳化物,促进金刚石与钎料间的冶金结合.钎焊层内的金刚石磨粒出现不同程度损伤及石墨化形态.     

Ni-Cr合金真空预钎焊金刚石磨粒复合节块界面微结构

在Ni-Cr合金中加入A合金粉制成复合钎料,在加热温度1 050 ℃和保温时间30 min的工艺下进行金刚石磨粒的预钎焊处理试验,在加热温度810 ℃和保温时间4 min的烧结工艺下制备预钎焊磨粒复合节块. 测试预钎焊磨粒的静压强度和复合节块的抗弯强度,并分析预钎焊金刚石、复合节块的界面微结构. 结果表明,复合钎料与金刚石磨粒在预钎焊过程中形成化学结合界面,且对金刚石的热损伤较小;当磨粒浓度范围为10%~50%时,复合节块的抗弯强度均高于常规金刚石节块;预钎焊金刚石与金属胎体在烧结过程中形成冶金结合界面,复合节块界面结合强度高.     

Ag-Cu-Ti钎焊金刚石的界面结构及热应力分析

采用Ag-Cu-Ti钎料对金刚石进行真空钎焊实验,实现了金刚石与钢基体的高强度连接.采用SEM对金刚石与钎料界面、金刚石表面碳化物形貌进行观察分析,采用EDS分析金刚石表面碳化物的成分,利用XRD对焊后金刚石磨料的进行物相分析,采用Raman光谱对焊后的金刚石是否石墨化、残余应力进行分析.结果表明:Ag-Cu-Ti钎料中的Ti元素在界面处发生偏析,并在金刚石表面生成尺寸小于1μm的块状TiC.金刚石在焊接过程的高温下没有发生石墨化.金刚石中的最大拉应力位于磨粒顶部,为60 MPa,最大压应力在底部,为120 MPa.最后在界面上形成了金刚石/TiC/钎料/钢基体的梯度结合层.     

Ni-Cr-B-Si+Cu-P-Sn复合钎料真空钎焊金刚石

采用在镍基钎料中分别添加3%、5%和7%(质量分数)Cu-P-Sn组成新型复合钎料,并进行金刚石磨粒的钎焊实验,利用SEM、EDS和XRD对金刚石焊后的界面碳化物形貌及钎料组织进行测试分析。结果表明:添加5%Cu-P-Sn的复合钎料进行金刚石钎焊时,钎焊温度有所下降,金刚石表面碳化物较规整,并且数量有所下降,降低金刚石的热损伤。新型钎料中形成树枝晶α-Ni基固溶体和枝晶间Ni_(31)Si_(12)、Cr_7C_3等化合物的组织,不同含量Cu-P-Sn与Ni-Cr-B-Si合金可以较大程度互溶,可以实现钎料性能的调控,降低金刚石的热损伤。     

Cu-P-Sn对镍基钎料真空钎焊金刚石的影响

采用镍基钎料对金刚石进行钎焊时,金刚石出现较大的热损伤。针对该问题,调整镍基钎料中的成分,分别采用不同Cu-P-Sn含量的Ni-Cr-B-Si复合钎料对金刚石磨粒在1020℃进行真空钎焊。利用SEM、EDS和XRD对金刚石及其表面碳化物的形貌、钎料的微观结构进行分析,采用显微硬度计测试了钎料层的显微硬度。结果表明:在Ni-Cr-B-Si钎料中添加Cu-P-Sn,降低了钎料的熔点及其钎焊温度,真空钎焊后金刚石表面形成了一层整齐的Cr3C2碳化物,金刚石的热损伤降低,钎料与金刚石之间有较强的连接强度。钎料层的微观组织主要是γ-(Ni,Cu)和颗粒状短棒状的Cr7C3碳化物。加入不同含量Cu-P-Sn的Ni基钎料层的显微硬度降低,有利于金刚石磨粒的出露。     

Ni-Cr合金真空钎焊金刚石的接头组织分析

利用Ni-Cr合金在真空环境下成功地把金刚石钎焊到钢基体上。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分别观察钎焊后金刚石形貌和分析钎缝组织。结果表明:钎焊后金刚石出露较高,金刚石和钎料之间实现化学冶金结合;钎焊后钎缝组织比较复杂,从金刚石表面到钎缝中生成碳化物的形貌发生变化;钎料中主要生成γ-Ni、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3和CrB,这是金刚石和钢基体结合强度较高的主要原因。     

Ni—Cr合金真空钎焊金刚石碳化物的生长分析

在真空炉中不同温度下进行了Ni-Cr合金与金刚石钎焊试验,采用SEM、EDS等对各温度金刚石表面形成的碳化物进行观察和分析.结果表明:Ni-Cr合金在真空钎焊过程中,钎料尚未熔化的时候,Si元素就开始在金刚石表面富集,接着Cr元素在金刚石表面开始形核并生成排列整齐的Cr3C2,直到钎料熔化生成大量的Cr3C2 和Cr7C3,其中Cr3C2呈片状,Cr7C3呈针状分布.最后通过钻削实验确证了金刚石与钎料有较高的结合强度.     

钎焊及其设备

以Ni-Cr合金为钎料采用真空钎焊的方法制备了金刚石钎焊试样。运用扫描电镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）及显微激光拉曼光谱仪对钎焊金刚石表面石墨化的形貌、石墨化程度进行了综合分析。结果表明,在Ni-Cr合金钎料真空钎焊金刚石的过程中,