一、高磷铁基金刚石工具胎体合金的研究(论文文献综述)
李鹏旭[1](2020)在《金刚石工具用铁基水雾化预合金粉末的性能测试及改性应用》文中研究指明金刚石工具广泛应用于航空航天、机械加工、建筑施工等众多应用领域,其中,金属结合剂金刚石制品是消费量最大的一类工具。锋利度和使用寿命是金刚石工具的两个主要性能指标,而锋利度则是首要的考核指标。作为切削工作元件的人造金刚石经过几十年的发展,已形成系列化、稳定化的成熟产品,已不是制约金刚石工具性能的主要因素,而作为结合剂的金属粉末则成为影响和制约金刚石工具性能的首要因素。目前,铁基结合剂是消费量最大的一类产品,高性能铁基结合剂粉末也是今后全球制品行业的发展趋势和重点。水雾化铁基预合金粉末已发展为国内金刚石制品行业应用量最大的一类合金粉末,具有突出的性价比优势,但也存在着诸多应用障碍,突出的问题是高温烧结时均会产生粉末颗粒的融合长大而引发胎体组织的晶粒粗化,导致胎体的耐磨性过强,进而导致金刚石工具锋利度差、难以调控,这是整个金刚石制品行业面临的共性难题。而解决问题的有效技术途径之一,就是在保持铁基烧结胎体具有足够的综合机械性能—以保证胎体对金刚石具有足够把持力的前提下,控制粉末间的粗化长大,细化胎体组织,弱化胎体的耐磨性,提高胎体的自锐磨损剥离能力,从而提高金刚石的出刃速度与高度,改善金刚石工具的锋利度。本文系统分析测试了三种铁基水雾化预合金粉末:单元Fe基、Fe-Cu-Sn三组元及Fe-Cu-Ni-Sn四组元粉末的基本物理/化学、力学性能指标,各种粉末的氧含量均<3000ppm,其松装密度分别为 2.6~3.3 g/cm3、2.8~3.3 g/cm3、2.8~3.6 g/cm3;激光中位径粒度分别为16~20 μm、13~18 μm、15~20 μm;其在各自的测试条件范围内的烧结致密度均大于95%,抗弯强度分别为1100~1400 MPa、1000~1200 MPa、1500~1700 MPa;硬度分别为 95~99 HRB、106~109 HRB、105~110 HRB。同时,也分别测试了 3种粉末在不同烧结温度下,上述机械性能指标随温度的变化规律,并采用SEM技术,系统分析了烧结断口的组织结构特点。针对这些粉末的烧结特性、组织结构特点,本文设计了预合金粉末与超细碳化物(Cr3C2、Mo2C)进行功能化组配应用。系统研究表明,超细碳化物的引入,可以显着细化烧结组织、改善胎体对金刚石的润湿性;当其添加量≤3wt%时,3种铁基预合金粉末的烧结致密度、强度、硬度等机械性能指标变化不大;当添加量超过3wt%后,随着添加比例的增多,胎体的强度明显下降,降低了胎体对金刚石的把持力。综合测评结果表明,添加3wt%左右的超细碳化物,可以在不降低合金粉末烧结体机械性能的前提下(不降低烧结体对金刚石的把持力),通过弥散分布于金属粉末颗粒表面,阻碍粉末颗粒间因晶界的高温融合长大而导致的组织晶粒粗化,并弱化金属粉末颗粒间的界面结合强度,从而实现细化烧结组织,弱化烧结体耐磨性来提升金刚石工具的锋利度,超细碳化铬的综合作用效果要好于碳化钼。通过采用添加3wt%超细碳化铬的三种铁基预合金粉末分别制备了花岗岩小锯片、中径花岗岩锯片进行切割试验,结果表明,在可比条件下,锯片的锋利度均提升15%以上,从而验证了通过细化烧结组织、改变胎体粉末颗粒晶界结合力来适当弱化胎体磨损性的新型磨损调节机理来提高金刚石工具锋利度的有效性。
黄子伦[2](2019)在《岩土钻掘用高胎体仿生钻头的试验研究》文中认为根据我国《“十三五”国家科技创新规划》并面向2030年开展的中长期布局中提到的“深空、深海、深地、深蓝”四深战略,针对“深地”战略需求,提高地下岩土钻进技术水平迫在眉睫。作为钻探的“先锋”,钻头的碎岩效率和工作寿命至关重要,因此,高效率长寿命钻头的研究意义重大。本文在已有仿生孕镶金刚石钻头和工作层胎体配方及烧结工艺的研究基础上,开展了以自然界土壤动物中的穿山甲前爪趾和蝼蛄前爪趾为生物原型,从爪趾结构的描述、细节的测量和对比分析,仿爪趾钻头与岩石接触的受力特征和对比分析,到钻头室内外钻进试验等全面、系统的理论分析和试验研究,取得了理想的效果。具体研究内容及结论如下:(1)分析了穿山甲、鼹鼠和蝼蛄的爪趾特征。通过对这些土壤动物前爪趾的描述、掘土特征和结构细节测量,发现了土壤动物的爪趾结构具有如下共同特征,即它们的前爪趾中间趾的角度最小,依次向两侧逐渐变大;爪趾中间趾的长度最长,依次向两侧逐渐变短;也发现了土壤动物的爪趾结构的差异,即穿山甲前爪趾最为灵活,活动的自由度大,其各趾的结构差别最大,其次是鼹鼠,蝼蛄前爪趾灵活性最差,自由度最小。(2)有限元对比分析了仿穿山甲、仿蝼蛄和常规平底孕镶金刚石钻头与岩石接触受力状态,得出了有高度差的仿生孕镶金刚石钻头的内环齿单元受力较外环齿单元大的特点。具体为平底形钻头受力均匀,说明其工作层耐磨性较强,但碎岩能力较弱;仿穿山甲爪趾钻头的应力集中,说明其工作层攻击性强、碎岩效率高,但其耐磨性不高;仿蝼蛄爪趾钻头的应力集中区域更多,说明其工作层的碎岩效率较高,但耐磨性将有所下降。(3)进行了大量的室内和野外试验,得出了仿蝼蛄爪趾钻头更有利于破碎岩石。通过室内外钻进试验和数据分析,发现穿山甲爪趾钻头的效率很高,但寿命太短;仿蝼蛄爪趾钻头寿命下降不多,但效率提高较高。(4)研制了高工作层胎体的仿蝼蛄爪趾孕镶金刚石钻头,设计完成了现有胎体配方及烧结工艺能够实现的超高工作层胎体的仿蝼蛄爪趾孕镶金刚石钻头。
叶纪超[3](2019)在《稀土氧化钇对金刚石钻头胎体性能的影响》文中认为随着金刚石钻头在地质钻探中的广泛应用,钻进工作对钻头的要求也随之变得越来越高,其中钻头的钻进效率和使用寿命是评价钻头性能的重要指标。钻头胎体是包镶金刚石、影响钻头性能的重要组成部分。因此钻头胎体材料的优化设计对提高金刚石钻头的性能有着重要意义。为了提高钻头的钻进效率和使用寿命,本文选择在胎体中添加氧化钇,通过烧结不同胎体配方的试样,测试各试样的硬度、冲击韧性以及抗弯强度,并通过扫描电镜观察试样的断口形貌,研究氧化钇对胎体各项性能的影响,以及氧化钇改善胎体性能的作用机制。最后通过微钻实验验证添加氧化钇的新型金刚石钻头在实际工作中的可行性。通过对不同添加量的胎体试样进行了室内实验,发现添加适量的氧化钇能明显提高胎体的力学性能。与未添加氧化钇的胎体材料相比,添加0.8%稀土氧化钇时,其抗冲击韧性提高了约90%,抗弯强度提高了16%,硬度提高了15%以上,此时胎体性能达到最佳效果,原因是氧化钇的添加能通过弥散强化以及细化晶粒等作用改善胎体内部结构,使胎体更加致密化,从而提高了胎体性能。另外通过扫描电镜观察金刚石复合材料的断口形貌发现,添加0.8%氧化钇能改善胎体与金刚石之间的粘结性与润湿性,提高胎体对金刚石的包镶能力。但氧化钇的添加不能降低胎体的烧结温度,最佳烧结温度与未添加氧化钇胎体的烧结温度一样,仍为830℃。通过微钻实验,进一步得出添加氧化钇的新型金刚石钻头具有更好的钻进效果,其使用寿命也有明显提高,是未添加氧化钇的金刚石钻头的2倍左右。证明了添加氧化钇的金刚石钻头在实际钻探工作中的可行性。
高红通[4](2019)在《双向回转条件下钻头碎岩过程分析与试验》文中认为浅层资源日益紧缺,能源勘查和开采逐步向深部进发是未来发展趋势。在钻进过程中,钻柱随孔深加深其长度在增加,受到的回转扭矩也随之增大,提前损坏的机率增高,极易导致井内事故的发生。为此,课题组提出自平衡钻进原理,钻具采用“双钻头”钻进模式,取消了地面钻机和孔内钻杆,进而消除钻柱回转钻进产生的反扭矩及其造成的危害,且双钻头双向回转碎岩能够减小钻头对孔壁的扰动,从而提高钻进的综合效率。本文在课题组以往研究的基础之上,研究单、双钻头碎岩过程,从钻头齿型结构、胎体材料等入手研究提高双钻头性能,试验对比研究单、双钻头分别对地层的扰动情况。主要研究内容及结论如下:(1)开展了双向回转条件下钻头碎岩过程的分析,分别以钻头和孔底与钻头接触的岩石为研究对象,进行理论计算和模拟分析。得出结论:双钻头相互逆向回转,近钻头扭矩平衡,上部钻具不回转,且只受到拉、压力作用,避免钻具对孔壁的连续扰动。(2)开展了孕镶金刚石钻头的齿型结构对其碎岩性能的影响研究,主要通过软件模拟和试验的手段开展孕镶金刚石钻头齿宽和齿厚对其碎岩性能的影响。得出结论:通过针对坚硬花岗岩,特定的胎体骨架材料配方,孕镶金刚石钻头的齿宽平均为14.42mm、齿厚为5mm时,钻头的碎岩效果更佳。(3)开展了低温浸渍金属配方对钻头综合性能的影响研究,通过制备含有Sn、Ga的低温浸渍金属配方,优选出能够降低钻头的烧结温度、改善胎体材料对金刚石的把持能力和提高钻头整体性能的低温浸渍配方。通过试验研究和相关的微观组织和形貌观察得出:低温金属与常规铜合金配制的低温浸渍合金,低温金属占铜合金质量3wt%时,使烧结温度下降120℃,胎体的综合性能得到较大提升,胎体硬度提高36%、抗弯强度提高28%、耐磨性提高41%。同时,增加浸渍金属对骨架材料和金刚石颗粒的润湿性,提高胎体对金刚石的把持能力,通过试验得出钻头机械钻速提高5%、寿命提高5%。(4)开展了内、外双钻头碎岩过程试验研究。通过单、双钻头钻进复杂人造地层室内试验,观察孔壁表面形貌,得出初步结论:双钻头双向回转钻进对地层的扰动较单钻头小。本文通过对单、双钻头试验和胎体材料的研究,明晰了双向回转碎岩过程,有效提高了钻头机械钻速和工作寿命,为后续自平衡双钻头钻进系统的深入研究和应用打下了坚实的理论基础。
薛弘宇[5](2018)在《含磷预合金粉对铁基金刚石工具胎体组织性能影响的研究》文中认为磷元素可有效降低金刚石工具胎体的烧结温度,提升胎体力学性能,抑制金刚石热侵蚀。本文以CuP8、FeP24两种含磷预合金粉作为研究对象,运用SEM、EDS、XRD、硬度、致密度和抗弯强度等分析测试手段,研究了不同合金系的含磷预合金粉对铁基金刚石工具胎体组织性能的影响。研究发现,FeP24预合金粉由FeP化合物相和Fe2P化合物相共同构成,热压烧结性较差;CuP8预合金粉由单质Cu相和Cu3P化合物相构成,热压烧结性较好;CuP8预合金粉对金刚石热侵蚀的抑制作用优于FeP24预合金粉,而金刚石发生一定程度的热侵蚀后却可以提升金刚石与包镶胎体间的结合强度。将含磷预合金粉加入到Fe-Cu-P三元系胎体中进行烧结后发现,CuP8预合金粉已经熔化,铜磷粉胎体由含铁固溶体Cu(Fe)相、Fe3P化合物相以及α-Fe基体相组成,Cu3P化合物完全转化为Fe3P化合物;FeP24预合金粉则无法熔化,由于新生的Fe3P“环状相晕”具有隔绝作用,除上述三种相外,还含有未转化为Fe2P化合物相,这影响了FeP24预合金粉对基体的强化效率。铜磷粉胎体的抗弯强度、硬度均优于铁磷粉胎体。胎体的硬度和抗弯强度受铜的弱化作用和磷的强化作用共同影响,不同含磷预合金粉中磷的强化效率有所不同。铁磷粉胎体在含磷量达到0.8%后,硬度、抗弯强度已接近最大值;而铜磷粉胎体在含磷量达到1%后,硬度、抗弯强度才接近最大值。CuP8预合金粉比纯铜粉熔点更低,粒度更细,致使铜磷粉胎体的致密度优于铁磷粉胎体。烧结工艺与金刚石工具胎体性能有密切关系,含10%CuP8预合金粉的Fe-Cu-P三元系胎体烧结时,烧结温度820℃、烧结压力30kN、烧结时间270s下可获得理想的胎体综合性能。
高雅[6](2018)在《Ni、Sn对Fe基金刚石工具胎体组织及性能影响》文中提出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胎体530℃烧结时,Sn熔化成液相,Fe原子向液相Sn中溶解,并反应生成FeSn化合物;Sn含量较低时液相完全反应生成了FeSn化合物,该条件下组织中含α-Fe相和FeSn化合物;Sn含量较高时烧结停止时有液相残留,降温时生成FeSn2化合物,该条件下胎体组织主要为α-Fe相、FeSn化合物和FeSn2化合物。620℃下烧结FeSn化合物反应速度加快,液态Sn完全与Fe反应生成了FeSn化合物,胎体组织主要为α-Fe相和FeSn化合物相。760℃下烧结,生成Fe3Sn2化合物同时Sn向Fe中扩散形成固溶体,Sn含量低时少量的Fe3Sn2化合物不断消耗,烧结组织中主要有α-Fe和(Fe,Sn)固溶体,Sn含量高则烧结组织中主要为α-Fe、(Fe,Sn)固溶体和Fe3Sn2化合物。800℃烧结生成Fe3Sn化合物同时Sn向Fe中扩散形成固溶体,Sn含量低时Fe3Sn化合物消耗完,烧结组织中主要为α-Fe和(Fe,Sn)固溶体;Sn含量高则烧结停止时体系中有少量残余液相,降温过程中生成FeSn和FeSn2化合物,烧结组织主要为α-Fe、(Fe,Sn)固溶体、Fe3Sn化合物以及少量的FeSn、FeSn2化合物。FeCuNi烧结胎体组织中主要为α-Fe相、Cu基固溶体和γ(Fe,Ni)相。通过元素交互作用强度计算可知Ni易与Fe、Cu形成固溶体,与实验结果一致。随Ni含量增加,组织中γ(Fe,Ni)与Cu基固溶体相增多产生固溶强化,胎体硬度随Ni含量增加而升高,胎体致密度无明显变化。Fe与Ni颗粒接触的界面上原子在表面和晶界处的扩散速度较快,α-Fe与γ(Fe,Ni)界面处出现了小块的α-Fe与γ(Fe,Ni)的混合组织。FeCuSn烧结胎体组织中主要为α-Fe相、Cu13.7Sn固溶体和Cu3Sn化合物相,Sn含量升高胎体中Cu13.7Sn固溶体减少,Cu3Sn化合物增多,胎体中主要为α-Fe相和Cu3Sn化合物相。通过键参数函数理论计算出Sn易与Cu形成化合物,与实验结果一致。Cu在液态Sn中可快速溶解使液相增多,Sn含量为5 wt.%时体系中液相足够填充胎体孔隙,Sn含量升高则胎体致密度无明显变化;随Sn含量升高,组织中硬脆Cu3Sn化合物增多,胎体硬度增加;裂纹易在化合物内部及沿化合物与α-Fe相界处扩展,导致抗弯强度随Sn含量升高而降低。采用极端顶点设计法进行了FeCuSnNi胎体的混料试验,拟合出关于胎体成分与硬度、抗弯强度的二阶规范多项式回归方程,方程计算的胎体预测值与实验值基本匹配。不同配比的FeCuSnNi胎体中主要含Fe基固溶体、γ(Fe,Ni)固溶体、Cu13.7Sn固溶体和Cu3Sn化合物相;胎体中裂纹起源于Cu3Sn化合物,在化合物中或沿Cu3Sn化合物与γ(Fe,Ni)固溶体的相界进行扩展,Cu13.7Sn固溶体可阻碍裂纹扩展。Sn含量越高,胎体中Cu3Sn化合物越多,硬度越高,但脆性相割裂基体,胎体抗弯强度下降。Ni易固溶于Cu、Fe中产生固溶强化作用,Ni含量升高,胎体硬度和抗弯强度均有一定程度的提高。Cu易与Sn反应生成Cu3Sn化合物,Sn含量较低时,Cu含量越高则Cu基固溶体的量增多,胎体硬度下降,Sn含量较高时,Sn含量较高时,组织中含大量脆性相,胎体硬度变化不明显;Cu易与Ni、Fe形成置换式固溶体产生固溶强化作用,Cu含量高则胎体抗弯强度有一定程度的提高。
李浩[7](2018)在《预合金粉成分对金刚石烧结体组织和性能的影响》文中认为预合金粉拥有烧结温度较低、成分均匀、合金化程度高等优点,在金刚石工具中得到越来越广泛的使用。预合金粉中钴基对金刚石具有较好的润湿性等优点使用较多,但钴价格昂贵,资源短缺,所以代钴研究具有十分重大的意义。Fe有价格低廉、储存量大等优点,在Fe基预合金粉的基础上增添一些其他元素使之代替钴基预合金粉,这具有广阔的前景和效益。本课题主要研究Fe基金刚石烧结组织中预合金粉末成分和不同预合金粉末成分的不同比例对金刚石烧结体组织和性能的影响。研究Sn含量对Fe基金刚石烧结体组织和力学性能的影响。通过金相显微镜、SEM、XRD和力学性能等方法研究Sn含量(0%、2%、4%、6%、8%、10%)对胎体和刀头组织和力学性能的影响。结果表明,Sn含量的增加,胎体晶粒细化,胎体中有Cu5.6Sn和FeSn出现。由于低熔点物质的增加,胎体致密度、硬度一直上升。胎体抗弯强度、抗剪强度、刀头抗弯强度、金刚石把持系数都是先增加后降低,断口断裂有韧性断裂转化为脆性断裂。随着Sn含量的增加,胎体中液相会出现流失严重的现象,对刀头金刚石分析,Sn含量增加至4%时,胎体对金刚石润湿性最好,金刚石和胎体界面处有FeC化合物生成,金刚石和胎体有冶金反应存在。Sn含量再增加时,由于Sn的膨胀系数较大,金刚石和界面处有明显缝隙产生。当Sn含量为4%时,综合力学性能最好。研究Ni含量对Fe基金刚石烧结体组织和力学性能的影响。研究Ni含量(0%、3%、6%、9%、12%)对胎体和刀头组织和力学性能的影响。结果表明,Ni含量的增加,胎体晶粒细化,有CuNi和FeNi出现。由于Ni对低熔点物质流失的控制以及Ni的固溶强化和弥散强化,胎体致密度、硬度、胎体抗弯强度、抗剪强度一直上升。由于Ni对金刚石有侵蚀作用,刀头抗弯强度、金刚石把持系数都是先增加后降低,主要为韧性断裂,对刀头金刚石和胎体界面处分析后发现,金刚石和胎体界面处有FeC化合物生成,金刚石和胎体有冶金反应存在。综合而言,当Ni含量为9%时,综合力学性能最好。研究预合金粉末比例对金刚石烧结体组织和性能的影响。使用3种不同预合金粉末C、D、E(主要成分是Cu、Zn、Ni、Sn),以不同比例(0%、10%、20%、30%、40%)加入到胎体中,通过金相显微镜、SEM、XRD和力学性能等方法研究预合金粉末比例对金刚石烧结体组织和性能的影响。结果表明,在加入20%E预合金粉时,刀头的综合力学性能最好。
董召悦[8](2018)在《碳纳米管强韧化孕镶金刚石钻头铁基胎体材料的研究》文中研究说明强韧化孕镶金刚石钻头铁基胎体材料对地质钻头的寿命和钻探效率的提升有着重要的作用。本文采用在铁基胎体中掺入碳纳米管的强化方法,通过热压烧结制备碳纳米管-铁基复合胎体材料。首先研究比较了手动搅拌、机械球磨和活性剂方法对碳纳米管的分散作用。继而重点研究了不同碳纳米管浓度对胎体的密度、硬度、抗弯强度、孔隙率和磨耗比等性能的影响规律。进而在优化的碳纳米管浓度基础上,考察评价了该碳纳米管-铁基胎体金刚石微钻头的钻进效果。为拓展该碳纳米管-铁基复合胎体材料的应用潜力,进一步研究了其激光表面重熔的可行性乃至激光高能束辐照对碳纳米管和铁基复合材料的影响。碳纳米管-铁基复合胎体材料的研究表明,活性剂分散方法可有效地分散碳纳米管,从而显着降低掺入的碳纳米管浓度,但同时明显提升该复合材料的性能。在碳纳米管浓度为0.01-0.15 wt.%的范围内,其硬度和抗弯强度随碳纳米管浓度的增加而先升高后下降;其中含量为0.05wt.%碳纳米管对铁基胎体的强韧化效果最佳。相比于无碳纳米管掺入的铁基胎体材料,其洛氏硬度提升10%,抗弯强度提高220%。碳纳米管的有效弥散和与胎体组织的良好结合,是其发挥桥联、拔出和裂纹偏转效应所致增韧作用之重要因素。而较高的碳纳米管含量会导致材料晶界聚集过多的碳纳米管而影响组织的结合,这是抗弯强度下降的主要原因。0.05%碳纳米管-铁基复合胎体相比于原始铁基胎体,无金刚石复合胎体的磨耗比提升31%,而含金刚石复合胎体的磨耗比提升110%。研究亦表明,在本试验条件下,碳纳米管对铁基胎体材料密度、孔隙率和晶粒度的影响不明显。铁基胎体材料的高硬度主要与(γFe,Ni)和(αFe,Cr)组织中弥散分布的细小的Fe2B金属间化合物颗粒有关。微钻试验表明,含0.05 wt.%碳纳米管的孕镶金刚石钻头,相对于无碳纳米管强化的钻头,胎体内外工作层磨损量较少。进一步展示出碳纳米管对钻头胎体的强韧化作用。激光表面重熔研究表明,0.05%碳纳米管-铁基胎体材料的激光重熔区为枝晶(γFe,Ni)相和枝晶间(αFe,Cr)相组成的密实的重熔层和部分熔化区的显微组织;800 W激光功率产生了较厚的重熔层和部分熔化区、粗大的树枝状结构和较硬的重熔微结构,使碳纳米管和基体的连接由机械掺杂转变为碳纳米管被枝晶间组分包裹的冶金结合;重熔过程中激光辐照和热退火作用使得碳纳米管的外壁粗化和崩解;相对于枝晶,较硬的枝晶间结构归因于其中分散的碳纳米管和合金成分;在部分熔化区粗颗粒硬度低,细颗粒硬度上升主要是粒状晶的尺寸效应;800 W重熔层的硬度可与母材基体相当,这是由于碳纳米管强化、合金成分和致密重熔组织中的枝晶尺寸大小所产生的综合效应。
徐俊杰[9](2017)在《铝基结合剂金刚石工具制备及性能研究》文中提出随着社会生产技术的进步,金属结合剂金刚石工具在石材、玻璃、机械加工等领域得到广泛应用。但金属基体致密度很高、塑性较好,而金刚石自锐性较差,其中金刚石出刃困难,从而导致加工效率较低。针对上述问题,论文以Al、Mg、Cu、Ti、Cr等金属粉混合为结合剂基体,采用热压烧结法,制备了铝基金属结合剂金刚石工具。研究了烧结温度、金属元素Cu和Ti的加入量对铝基金属结合剂和金刚石工具磨削性能的影响。主要研究结果如下:1.随烧结温度升高,烧结体的致密度、三点抗弯强度和硬度均呈现先上升后下降的趋势,在560℃时达到最大值,分别为98.84%、334MPa、97HRB。在所研究的温度范围内,单质金属Al是主相,合金相Al2CuMg、Al3Ti和Al2Cr的衍射峰随温度的升高逐渐增强。当烧结温度低于560℃时,晶粒分布均匀,断口主要以穿晶断裂为主;当烧结温度为600℃时,晶粒尺寸继续长大,断口主要以沿晶断裂为主。2.当烧结温度为560℃~600℃时,铝基结合剂与金刚石表面并未发生化学反应,结合剂对金刚石的把持力主要以机械包镶为主;当烧结温度为560℃时,结合剂烧结体相对较致密,金刚石表面包覆金属含量较高,结合剂对金刚石的包镶能力较好。3.研究了 Cu添加量对结合剂烧结体力学性能、烧结体对金刚石的包镶情况及界面生成物的影响。随着Cu含量升高,析出的强化合金相Al2CuMg含量逐渐升高,结合剂烧结体的致密度、硬度、抗弯强度先上升后下降。当Cu含量为4.5wt%、烧结温度为560℃时,结合剂烧结体的综合力学性能较好,断口以穿晶断裂为主。此时,结合剂对金刚石的包镶能力较好,强度损失率为12.8%,与未添加Cu结合剂试样相比,强度损失率降低了 3.5%,磨削比提高9.7%,被加工工件表面的粗糙度由0.115μm降低至0.092μm。4.随着Ti含量升高,结合剂烧结体的致密度、硬度、弥散相Al3Ti含量逐渐升高,抗弯强度先上升后下降。当Ti的含量为4wt%、烧结温度为560℃时,结合剂对金刚石具有较好的把持能力,与未添加Ti相比,强度损失率降低了 3.1%,磨削比提高8.6%;被磨削工件表面的粗糙度由0.125μm降低至0.085μm,提高金刚石工具在磨削过程中的稳定性和使用寿命。
宋冬冬[10](2017)在《金属—陶瓷复合结合剂金刚石砂轮制备及性能研究》文中指出Fe基金属结合剂金刚石砂轮由于金属结合剂和磨粒的结合力强、寿命长和价格优势,在金属及脆硬材料的精密和超精密磨削领域得到了广泛应用。但Fe基金属结合剂金刚石砂轮因Fe基结合剂的高致密度和高韧性存在结合剂耐磨性过高、砂轮自锐性差的问题。论文通过向其中加入Li2O-Na2O-Al2O3-B2O3-SiO2陶瓷添加相(弱研磨相),制备了具有良好自锐性的金属-陶瓷复合结合剂金刚石砂轮,为制备高性能Fe基金属结合剂金刚石砂轮探索了一条新途径。论文首先选择并优化了金属结合剂和陶瓷添加相;其次采用Ansys软件对金属-陶瓷界面热应力进行模拟,研究了界面热应力、界面润湿性和烧结温度对金属-陶瓷界面结合强度的影响;接着探讨了不同烧结温度和保温时间下金属-陶瓷复合结合剂的性能;最后制备出金属-陶瓷复合结合剂金刚石砂轮,讨论了烧结温度、保温时间和陶瓷添加相对复合结合剂与金刚石的界面以及砂轮力学、磨削性能的影响,并将金属-陶瓷复合结合剂金刚石砂轮应用于含钼铸铁的内圆磨削,比较了加入陶瓷添加相前后金属结合剂金刚石砂轮的磨削性能。论文首先针对加工对象的要求选定了 Fe基金属结合剂和Li2O-Na2O-Al2O3-B2O3-SiO2陶瓷添加相,并进行了优化,分别研究了 FeNi合金粉含量对Fe基金属结合剂和TiO2含量对陶瓷添加相的物相组成、膨胀系数、力学等性能和与金刚石界面结合性能的影响。随着FeNi合金粉含量的增加,金属结合剂试样中具有低硬度和低膨胀系数的γ-(Fe,Ni)不断增多,降低了 Fe基金属结合剂的硬度、抗折强度、膨胀系数和与金刚石间的界面热应力模拟值。当FeNi合金粉加入量为9wt%时,试样硬度、抗折强度和膨胀系数分别降至HRB92、960MPa和11.45×10-6/K,Fe基金属结合剂和金刚石界面的热应力减小至815MPa,金属结合剂对金刚石把持力最优。在陶瓷添加相中,当TiO2含量<3mol%时,Ti4+在玻璃网络结构中主要起补网和集聚作用,此时随着TiO2含量的增加,陶瓷添加相耐火度和抗弯强度均不断提高,膨胀系数下降。由于Ti4+在金刚石表面富集,陶瓷添加相与金刚石间的接触角不断减小。当TiO2含量≥3mol%时,TiO2分相作用促进了具有低膨胀系数的锂辉石晶体析出且不断增多,因此随着TiO2含量的增加,陶瓷添加相耐火度和抗弯强度进一步提高,膨胀系数不断降低。此时耐火度提高引起了陶瓷添加相粘度提高,这对陶瓷添加相与金刚石的接触角增大作用占主导。当TiO2含量为3mol%时,此时陶瓷添加相的膨胀系数、耐火度和对金刚石的润湿角分别为5.69×10-6/K、806℃和41.8°,锂辉石晶体的弥散强化作用使陶瓷添加相抗折强度达到最大值93MPa。为了使金属结合剂与陶瓷添加相间形成良好的界面结合,研究了不同TiO2含量的陶瓷添加相和烧结温度对金属-陶瓷界面结合强度的影响。金属-陶瓷界面结构均为金属相/FeSiO3过渡层/陶瓷相。随TiO2含量的升高,过渡层厚度由约50nm下降到约30nm,金属-陶瓷界面热应力模拟值不断增大,界面润湿性不断降低,因而界面结合强度不断降低。当烧结温度为850℃时,金属-陶瓷界面出现FeSiO3过渡层。随着烧结温度的升高,过渡层由约50nm增厚到约80nm。金属-陶瓷界面热应力和润湿性随烧结温度升高而分别降低和升高。在850℃时,界面处Fe的低价氧化物对陶瓷添加相中带负电离子团强大的电场吸引作用引起界面润湿性的改善,同时过渡层的增厚有利于界面热应力的降低。当陶瓷添加相中TiO2含量为3mol%、烧结温度为850℃时,金属-陶瓷界面结合强度为95MPa。为了得到力学性能良好的金属-陶瓷复合结合剂,研究了烧结温度和保温时间对复合结合剂物相组成、微观形貌和力学性能的影响。随着烧结温度升高和保温时间的增加,陶瓷添加相均发生球形→椭球形,→长条状→片层状的形状变化。当烧结温度为850℃、保温时间为3min时,金属与陶瓷相间出现较薄的FeSi03过渡层强化了金属和玻璃两相界面结合,同时变形的陶瓷相造成裂纹在金属-陶瓷界面扩展路径增加,因此复合结合剂抗折强度达到最大值827MPa,硬度为HRB95。在液相热压烧结的初期,复合结合剂致密化机理是液相推动颗粒的重排,在液相热压烧结的中后期胎体致密化机理是液相流动和固相晶界扩散控制的蠕变。陶瓷添加相在烧结前期呈固相颗粒,挤占了金属液相的体积,因而复合结合剂致密化速率远低于金属结合剂。随着烧结温度的升高和保温时间的增加,陶瓷添加相粘度迅速下降,复合结合剂中液相体积含量增加,有利于金属固相颗粒重排和晶界扩散,因而复合结合剂致密化速率高于于金属结合剂。当烧结温度为850℃、保温时间为3min时,金属-陶瓷复合结合剂致密度达到最大值95.76%。采用热压烧结法制备了金属-陶瓷复合结合剂金刚石砂轮。研究了烧结温度、保温时间和陶瓷添加相对复合结合剂与金刚石的界面物相、形貌、力学性能以及砂轮磨削性能的影响。随着烧结温度或保温时间的上升,金刚石表面粘附的Fe、Ni元素增多,复合结合剂金刚石砂轮硬度几乎没有变化,抗折强度先增大后减小。当烧结温度为850℃、保温时间为3min时,试样致密度达到最大值,陶瓷相和金属相间发生界面反应生成FeSiO3,复合结合剂与金刚石间Fe-C、B-C、C-O等化学键数量增多,均增强了界面结合强度,因此抗折强度达到最大值698MPa,磨耗比达到最大值43.77,工件粗糙度达到最小值4.2Lpm。随着烧结温度或保温时间的上升,Fe对金刚石的刻蚀深度增大,金刚石出现石墨化转变,导致砂轮磨耗比的下降和工件粗糙度的上升。由于陶瓷添加相强度远低于金属胎体,因此随陶瓷添加相添加量上升试样抗折强度几乎呈线性下降。陶瓷添加相含量越高,对Fe、Ni元素在金刚石中的扩散的阻碍作用越明显,对金属-陶瓷复合结合剂与金刚石界面热应力模拟值降低作用越显着。当陶瓷添加相含量为3wt%时,复合结合剂的膨胀系数下降到10.60×10-6/K,复合结合剂与金刚石的界面热应力下降到719MPa。脆性陶瓷添加相的加入降低了金属结合剂金刚石砂轮的磨削力和比磨削能,提高了砂轮锋利度。与纯金属结合剂金刚石砂轮相比,金属-陶瓷复合结合剂金刚石砂轮加工含钼铸铁空调气缸内圆的圆度和直线度分别降低至2.7μm和2.1μm。
二、高磷铁基金刚石工具胎体合金的研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高磷铁基金刚石工具胎体合金的研究(论文提纲范文)
(1)金刚石工具用铁基水雾化预合金粉末的性能测试及改性应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 金刚石工具应用和分类 |
1.2 金刚石工具金属结合剂简介 |
1.2.1 铜基 |
1.2.2 钴基 |
1.2.3 铁基 |
1.2.4 WC-Co基 |
1.3 金刚石工具金属结合剂发展 |
1.3.1 国外金刚石工具金属结合剂的发展 |
1.3.2 国内金刚石工具金属结合剂的发展 |
1.3.3 水雾化预合金粉末简介 |
1.4 水雾化预合金粉末的不足与改进 |
1.5 选题的目的及意义 |
第二章 实验技术与测试方法 |
2.1 粉末制备和烧结的实验装置 |
2.1.1 预合金粉末制备的实验装置 |
2.1.2 热压烧结装置 |
2.2 样品表征方法 |
2.2.1 洛氏硬度测试 |
2.2.2 弯曲强度测试 |
2.2.3 激光粒度分析测试 |
2.2.4 差热分析 |
2.2.5 扫描电子显微镜分析 |
第三章 铁基水雾化预合金粉末的性能测试 |
3.1 单元Fe基预合金粉末 |
3.1.1 单元Fe基预合金粉末的背景技术 |
3.1.2 微合金化单元Fe基预合金粉末的设计与制备 |
3.1.3 单元Fe基预合金粉末中微量合金化元素的作用 |
3.2 单元Fe基预合金粉末烧结组织及磨损性的碳化物调节 |
3.2.1 水雾化单元Fe基预合金粉末的基本特性 |
3.2.2 单元Fe基预合金粉末的差热分析 |
3.3 超细碳化铬/碳化钼对单元Fe基预合金粉末烧结组织及其对金刚石润湿性的影响 |
3.3.1 超细碳化铬/碳化钼的基本性质简介 |
3.3.2 超细碳化物添加量对烧结组织及金刚石润湿性的影响 |
3.4 超细碳化物对单元Fe基预合金粉末烧结体的力学性能影响 |
3.4.1 超细碳化铬对单元Fe基预合金粉末烧结体力学性能的影响 |
3.4.2 超细碳化钼对单元Fe基预合金粉末烧结体力学性能的影响 |
3.5 Fe-Cu-Sn三元预合金粉末的基本特性 |
3.5.1 Fe-Cu-Sn三元预合金粉末的背景技术 |
3.5.2 Fe-Cu-Sn三元预合金粉末的组分及颗粒形貌特点 |
3.6 Fe-Cu-Sn三元预合金粉末的基本性能检测 |
3.6.1 基本性能的检测 |
3.6.2 粉末的差热分析 |
3.7 超细碳化物对Fe-Cu-Sn三元预合金粉末烧结组织及性能的影响 |
3.7.1 超细碳化铬的影响 |
3.7.2 超细碳化钼的影响 |
3.8 超细碳化物对Fe-Cu-Sn三元预合金粉末烧结体机械性能的影响 |
3.8.1 超细碳化铬对Fe-Cu-Sn三元预合金粉末烧结体机械性能的影响 |
3.8.2 超细碳化钼对Fe-Cu-Sn三元合金粉末烧结体机械性能的影响 |
3.9 水雾化Fe-Cu-Ni-Sn四元预合金粉末 |
3.9.1 Fe-Cu-Ni-Sn四元预合金粉末的开发背景技术 |
3.9.2 Fe-Cu-Ni-Sn四元预合金粉末的组分及颗粒形貌特点 |
3.10 Fe-Cu-Ni-Sn四元预合金粉末的基本性能检测 |
3.10.1 基本机械性能的检测 |
3.10.2 粉末的差热分析 |
3.11 超细碳化物对Fe-Cu-Ni-Sn四元预合金粉末烧结组织及性能的影响 |
3.11.1 超细碳化铬对烧结组织的影响 |
3.11.2 超细碳化钼对烧结组织的影响 |
3.12 FE-CU-NI-SN预合金粉末加入不同比例碳化物后的基本性能测试 |
3.12.1 添加不同比例的碳化铬后抗弯强度和硬度测试 |
3.12.2 添加不同比例的碳化钼后抗弯强度和硬度测试 |
第四章 铁基预合金粉末的工程应用测试 |
4.1 花岗岩小锯片制作工艺流程 |
4.2 花岗岩小锯片切割性能测试 |
4.3 加碳化铬的单元Fe基预合金粉末在中径花岗岩锯片中的应用测试 |
4.4 掺杂碳化铬的Fe-Cu-Sn预合金粉末在中径花岗岩锯片中的应用测试 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论与创新点 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的科研成果 |
致谢 |
(2)岩土钻掘用高胎体仿生钻头的试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 高胎体孕镶金刚石钻头国内外研究进展 |
1.2.1 钻头胎体工作层材料 |
1.2.2 孕镶金刚石钻头的齿型结构 |
1.3 研究内容与技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究路线 |
第2章 土壤动物爪趾的生物原型优选 |
2.1 非昆虫类土壤动物的爪趾特征 |
2.1.1 穿山甲爪趾 |
2.1.2 鼹鼠爪趾 |
2.2 昆虫类土壤动物的爪趾特征 |
2.3 各土壤动物爪趾的分析与对比 |
2.4 小结 |
第3章 仿穿山甲爪趾和蝼蛄爪趾钻头的对比分析 |
3.1 仿穿山甲爪趾和蝼蛄爪趾钻头数值模拟对比分析 |
3.1.1 与花岗岩接触受力分析 |
3.1.2 数据对比分析 |
3.2 仿穿山甲爪趾钻头试验与分析 |
3.2.1 微钻实验台设计与加工 |
3.2.2 微钻头试验与分析 |
3.2.3 仿穿山甲爪趾全尺寸钻头试验与分析 |
3.3 仿蝼蛄爪趾钻头试验与分析 |
3.3.1 钻头设计与加工 |
3.3.2 钻头试验与分析 |
3.4 小结 |
第4章 高工作层胎体孕镶金刚石钻头的研究 |
4.1 高工作层胎体仿蝼蛄爪趾孕镶金刚石钻头设计 |
4.1.1 仿蝼蛄爪趾孕镶金刚石钻头单齿的齿单元设计 |
4.1.2 仿蝼蛄爪趾孕镶金刚石钻头单齿强化设计 |
4.1.3 仿蝼蛄爪趾孕镶金刚石钻头整体强化设计 |
4.2 高工作层胎体仿蝼蛄爪趾孕镶金刚石钻头试验 |
4.2.1 单齿无加强的仿蝼蛄爪趾孕镶金刚石钻头试验 |
4.2.2 高工作层胎体单齿加强仿蝼蛄爪趾孕镶金刚石钻头试验 |
4.2.3 高工作层胎体内环形齿加强仿蝼蛄爪趾孕镶金刚石试验 |
4.3 超高工作层胎体仿蝼蛄爪趾孕镶金刚石钻头制备 |
4.4 小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简介及科研成果 |
一、作者简介 |
二、发表的学术论文 |
致谢 |
(3)稀土氧化钇对金刚石钻头胎体性能的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 金刚石钻头研究现状 |
1.2.1 金刚石钻头结构的研究现状 |
1.2.2 金刚石钻头胎体的研究现状 |
1.3 氧化钇应用的研究现状 |
1.3.1 氧化钇在陶瓷材料中的应用 |
1.3.2 氧化钇在发光材料中的应用 |
1.3.3 氧化钇在合金材料中的应用 |
1.4 研究目的与研究意义 |
1.4.1 研究目的 |
1.4.2 研究意义 |
1.5 研究内容与科学问题 |
1.6 技术路线与研究方案 |
2 氧化钇对胎体性能影响的实验方法 |
2.1 实验设备 |
2.2 试样制备 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 胎体抗弯强度 |
2.3.2 胎体抗冲击韧性 |
2.3.3 胎体洛氏硬度 |
2.3.4 金相组织断口形貌分析 |
2.4 微钻试验 |
2.4.1 微钻试验设备与材料 |
2.4.2 微钻试验方法 |
3 胎体成分的混料预处理工艺 |
3.1 钻头胎体的组成成分 |
3.1.1 胎体材料 |
3.1.2 金刚石的选择 |
3.2 胎体配方的混料预处理工艺优选 |
3.2.1 混料方法 |
3.2.2 混料时间对胎体性能的影响 |
3.2.3 混料球料比对胎体性能的影响 |
3.2.4 混料预处理工艺优选结论 |
3.3 本章小结 |
4 氧化钇对胎体性能的影响 |
4.1 氧化钇在钻头胎体中的作用机理 |
4.1.1 氧化钇对显微结构的影响 |
4.1.2 氧化钇对胎体强度和硬度的影响 |
4.1.3 氧化钇对胎体包镶金刚石能力的影响 |
4.1.4 氧化钇对胎体耐磨性和韧性的影响 |
4.1.5 氧化钇对烧结的影响 |
4.2 氧化钇对胎体力学性能测试 |
4.2.1 胎体的洛氏硬度测试 |
4.2.2 胎体的抗冲击韧性测试 |
4.2.3 胎体的抗弯强度测试 |
4.2.4 氧化钇的添加量优选 |
4.3 添加氧化钇对胎体烧结温度的影响 |
4.4 稀土氧化钇对胎体-金刚石复合材料的影响 |
4.5 本章小结 |
5 微钻试验 |
5.1 试验过程 |
5.1.1 钻头制备 |
5.1.2 钻进试验过程 |
5.2 试验结果分析 |
5.2.1 微钻试验数据分析 |
5.2.2 钻头磨损形貌分析 |
5.3 试验结论 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(4)双向回转条件下钻头碎岩过程分析与试验(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 自平衡钻进研究进展 |
1.3 孕镶金刚石钻头研究现状 |
1.3.1 钻头胎体材料 |
1.3.2 钻头结构 |
1.3.3 烧结工艺 |
1.4 孕镶金刚石钻头碎岩机理研究现状 |
1.5 研究内容与技术路线 |
1.5.1 研究内容 |
1.5.2 研究路线 |
第二章 双向回转条件下钻头碎岩过程分析 |
2.1 扭矩自平衡钻进技术 |
2.2 建立模型及划分网格 |
2.2.1 岩石材料本构模型 |
2.2.2 钻头材料本构模型 |
2.2.3 网格划分 |
2.2.4 其他设置 |
2.2.5 双齿单双钻头模型动态受力分析 |
2.3 单钻头回转碎岩动态受力分析 |
2.4 双钻头双向回转碎岩动态受力分析 |
2.5 单、双钻头回转碎岩过程对比分析 |
2.6 小结 |
第三章 齿形结构对孕镶金刚石钻头性能的影响 |
3.1 齿宽对钻头碎岩性能的影响 |
3.1.1 数值分析 |
3.1.2 钻头制备及钻进设备 |
3.1.3 钻头室内试验 |
3.2 齿厚对钻头碎岩性能的影响 |
3.2.1 数值分析 |
3.2.2 室内试验 |
3.3 小结 |
第四章 胎体材料对孕镶金刚石钻头的影响 |
4.1 钻头胎体骨架材料 |
4.1.1 胎体主要性能 |
4.1.2 胎体骨架材料选择 |
4.2 浸渍低温合金配方及熔点测量 |
4.3 胎体性能测试与分析 |
4.3.1 胎体试块模具设计 |
4.3.2 胎体试块性能测试 |
4.3.3 胎体试块微观形貌表征 |
4.4 钻头低温浸渍合金配方钻进试验 |
4.5 小结 |
第五章 双向回转条件下钻头碎岩试验研究 |
5.1 自平衡钻具系统 |
5.2 自平衡钻具试验 |
5.2.1 人造复杂地层制备 |
5.2.2 钻头制备 |
5.2.3 室内钻进试验 |
5.3 孔壁形貌分析 |
5.4 小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简介及科研成果 |
致谢 |
(5)含磷预合金粉对铁基金刚石工具胎体组织性能影响的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 引言 |
1.1 课题背景 |
1.2 金刚石工具热压烧结机理及工艺简介 |
1.3 金刚石工具胎体研究现状及发展趋势 |
1.3.1 树脂胎体 |
1.3.2 陶瓷胎体 |
1.3.3 金属胎体 |
1.4 金刚石工具胎体常用元素简介 |
1.5 预合金粉研究现状及发展趋势 |
1.5.1 预合金粉的作用和特点 |
1.5.2 国际预合金粉发展现状 |
1.5.3 国内预合金粉发展现状 |
1.5.4 预合金粉发展趋势 |
1.6 技术路线 |
第2章 实验材料及方法 |
2.1 实验材料及设备 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验设备 |
2.2 试样制备方法 |
2.2.1 胎体试样制备 |
2.2.2 金相试样制备 |
2.3 性能测试 |
2.3.1 硬度测试 |
2.3.2 抗弯强度测试 |
2.3.3 致密度测试 |
2.4 组织分析 |
2.4.1 SEM-EDS测试 |
2.4.2 XRD测试 |
第3章 含磷预合金粉的组织与性能 |
3.1 FeP24预合金粉的组织与性能 |
3.1.1 FeP24预合金粉体 |
3.1.2 FeP24预合金粉烧结胎体 |
3.2 CuP8预合金粉的组织与性能 |
3.2.1 CuP8预合金粉体 |
3.2.2 CuP8预合金粉烧结胎体 |
3.3 含磷预合金粉金刚石热侵蚀抑制作用比较 |
3.4 本章小结 |
第4章 含磷预合金粉对铁基烧结胎体组织与性能的影响 |
4.1 含磷预合金粉对铁基烧结胎体组织的影响 |
4.2 含磷预合金粉对铁基烧结胎体性能的影响 |
4.3 含磷量对铁基烧结胎体组织、性能的影响 |
4.3.1 含磷量对铁基烧结胎体组织的影响 |
4.3.2 含磷量对铁基烧结胎体性能的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 烧结工艺对含CuP8预合金粉胎体组织与性能的影响 |
5.1 烧结压力对含CuP8烧结胎体组织、性能的影响 |
5.2 烧结温度对含CuP8烧结胎体组织、性能的影响 |
5.3 烧结时间对含CuP8烧结胎体组织、性能的影响 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 创新点 |
6.3 下一步工作 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间发表的学术论文和参加科研情况 |
作者简介 |
(6)Ni、Sn对Fe基金刚石工具胎体组织及性能影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 金刚石及其发展简介 |
1.2 金刚石工具分类 |
1.3 粉末冶金金刚石工具胎体 |
1.3.1 金刚石工具胎体的性能要求 |
1.3.2 胎体体系及其研究现状 |
1.4 粉末烧结基础 |
1.4.1 烧结的分类 |
1.4.2 烧结工艺 |
1.4.3 烧结基本过程 |
1.4.4 热压烧结工艺及其理论研究进展 |
1.5 金刚石工具胎体烧结机理 |
1.6 研究目的及研究内容 |
1.7 技术路线 |
第2章 试验材料及分析测试方法 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验设备 |
2.3 试验过程 |
2.3.1 热压烧结工艺 |
2.3.2 试验步骤 |
2.4 显微组织分析方法 |
2.4.1 形貌与成分分析 |
2.4.2 物相分析 |
2.5 性能测试方法 |
2.5.1 致密度测试 |
2.5.2 硬度测试 |
2.5.3 抗弯强度测试 |
第3章 FeNi烧结胎体的组织及形成机理 |
3.1 FeNi胎体的成分设计及烧结工艺 |
3.2 烧结温度对FeNi烧结胎体组织的影响 |
3.2.1 530 ℃烧结FeNi胎体的组织 |
3.2.2 760 ℃烧结FeNi胎体的组织 |
3.2.3 800 ℃烧结FeNi胎体的组织 |
3.3 FeNi烧结胎体中的组织演变机理 |
3.3.1 Fe的自扩散 |
3.3.2 Fe/Ni的互扩散 |
3.3.3 有序化合物的生成焓 |
3.4 本章小结 |
第4章 FeSn烧结胎体的组织及形成机理 |
4.1 FeSn胎体的成分设计及烧结工艺 |
4.2 烧结温度对FeSn烧结胎体组织的影响 |
4.2.1 530 ℃烧结FeSn胎体的组织 |
4.2.2 620 ℃烧结FeSn胎体的组织 |
4.2.3 760 ℃烧结FeSn胎体的组织 |
4.2.4 800 ℃烧结FeSn胎体的组织 |
4.3 FeSn烧结胎体的组织演变机理 |
4.3.1 530 ℃烧结时胎体的组织演变 |
4.3.2 620 ℃烧结时胎体的组织演变 |
4.3.3 760 ℃烧结时胎体的组织演变 |
4.3.4 800 ℃烧结时胎体的组织演变 |
4.4 本章小结 |
第5章 FeCuNi和FeCuSn热压烧结胎体的组织和性能 |
5.1 胎体的成分设计及烧结工艺 |
5.2 FeCuSn、FeCuNi元素间的交互作用强度及键参数 |
5.2.1 元素间的交互作用 |
5.2.2 Fe-Sn、Cu-Sn原子间作用力 |
5.3 Ni含量对FeCuNi烧结胎体组织和性能的影响 |
5.3.1 Ni含量对FeCuNi烧结胎体组织的影响 |
5.3.2 Ni含量对FeCuNi烧结胎体性能的影响 |
5.4 Sn含量对FeCuSn烧结胎体组织和性能的影响 |
5.4.1 Sn含量对FeCuSn烧结胎体组织的影响 |
5.4.2 Sn含量对FeCuSn烧结胎体性能的影响 |
5.5 本章小结 |
第6章 Fe基金刚石工具胎体成分的优化设计 |
6.1 试验方法选择 |
6.1.1 混料试验 |
6.1.2 极端顶点设计 |
6.2 Fe基金刚石工具胎体的极端顶点试验 |
6.2.1 试验设计 |
6.2.2 Fe基胎体成分与性能的回归模型 |
6.2.3 胎体性能实验值和预测值对比 |
6.3 胎体中各合金元素对性能的影响 |
6.3.1 合金元素对胎体硬度的影响 |
6.3.2 合金元素对胎体抗弯强度的影响 |
6.4 FeCuSnNi烧结胎体成分对组织的影响 |
6.4.1 FeCuSnNi烧结胎体的微观组织 |
6.4.2 FeCuSnNi烧结胎体中裂纹的起源和扩展 |
6.4.3 FeCuSnNi烧结胎体组织对性能的影响机理 |
6.5 本章小结 |
第7章 结论 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间发表的学术论文和参加科研情况 |
作者简介 |
(7)预合金粉成分对金刚石烧结体组织和性能的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 背景及意义 |
1.2 金属胎体成分的研究 |
1.3 金刚石工具使用预合金粉末的优势 |
1.4 国内外对金刚石制品金属胎体预合金粉末的研究现状 |
1.5 预合金粉末发展趋势 |
1.6 本课题研究目的和内容 |
第2章 试验材料、设备及方法 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验设备及工艺 |
2.2.1 热压烧结设备 |
2.2.2 三维混料机 |
2.3 试验方法及工艺参数的选择 |
2.3.1 烧结材料的预处理及模具装配 |
2.3.2 工艺参数的选择 |
2.4 胎体组织和断口分析 |
2.4.1 金相组织观察 |
2.4.2 XRD物相分析 |
2.4.3 断口形貌分析(SEM) |
2.5 材料物理性能测定 |
2.5.1 密度测定 |
2.5.2 致密度测定 |
2.6 材料力学性能测定 |
2.6.1 洛氏硬度计 |
2.6.2 万能材料试验机 |
第3章 预合金粉成分Sn对金刚石烧结体组织和性能的影响 |
3.1 前言 |
3.2 胎体材料/刀头制备及烧结工艺设计 |
3.3 Sn与胎体中其他元素的相互作用 |
3.4 Sn对胎体的显微影响分析 |
3.5 Sn对胎体力学性能的影响 |
3.5.1 Sn对胎体致密度的影响 |
3.5.2 Sn对胎体硬度的影响 |
3.5.3 Sn含量对胎体抗剪强度的影响 |
3.5.4 Sn对胎体抗弯强度及断口形貌的影响 |
3.5.5 Sn含量对刀头抗弯强度和把持系数的影响 |
3.6 金属胎体和金刚石界面结合机理研究 |
3.7 预合金粉末扩散烧结模型 |
3.8 本章小结 |
第4章 预合金粉Ni对金刚石烧结体组织和性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 胎体材料/刀头制备及烧结工艺设计 |
4.3 Ni与胎体中其他元素的相互作用 |
4.3.1 Ni与Fe之间的相互作用 |
4.3.2 Ni与Cu之间的相互作用 |
4.3.3 Ni与Sn之间的相互作用 |
4.3.4 Ni与Zn之间的相互作用 |
4.4 Ni对胎体的显微影响分析 |
4.5 Ni含量对胎体力学性能的影响 |
4.5.1 Ni含量对胎体致密度的影响 |
4.5.2 Ni对胎体硬度的影响 |
4.5.3 Ni含量对胎体抗剪强度的影响 |
4.5.4 Ni对胎体抗弯强度及断口形貌的影响 |
4.5.5 Ni含量对刀头抗弯强度和把持系数的影响 |
4.6 金属胎体与金刚石结合研究 |
4.7 本章小结 |
第5章 预合金粉含量对金刚石烧结体组织和性能的影响 |
5.1 前言 |
5.2 金刚石烧结体组织配方及试验工艺设计 |
5.3 预合金粉含量对胎体显微影响分析 |
5.4 预合金粉含量对胎体力学性能的影响 |
5.4.1 预合金粉含量对胎体致密度的影响 |
5.4.2 预合金粉含量对胎体硬度的影响 |
5.4.3 预合金粉含量对胎体抗剪强度的影响 |
5.4.4 预合金粉含量对胎体抗弯强度及断口形貌的影响 |
5.5 预合金粉含量对刀头抗弯强度和断口形貌的影响 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
论文摘要 |
(8)碳纳米管强韧化孕镶金刚石钻头铁基胎体材料的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 铁基胎体孕镶金刚石钻头的应用与研究现状 |
1.1.1 胎体的作用 |
1.1.2 预合金粉末特点 |
1.1.3 铁基胎体添加金属元素作用 |
1.1.4 铁基胎体的研究现状 |
1.2 碳纳米管强化金属基复合材料的进展 |
1.2.1 碳纳米管的特点 |
1.2.2 碳纳米管强化机理 |
1.2.3 碳纳米管强化金属基复合材料 |
1.2.4 碳纳米管的弥散 |
1.3 本文研究内容 |
第2章 试验材料与方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 胎体材料 |
2.1.2 碳纳米管 |
2.2 胎体试样与模具 |
2.3 碳纳米管的分散 |
2.4 烧结工艺 |
2.4.1 烧结方法 |
2.4.2 烧结温度 |
2.4.3 保温时间 |
2.4.4 烧结压力 |
2.5 胎体试样制备 |
2.6 材料性能测试与组织表征 |
2.6.1 密度 |
2.6.2 硬度 |
2.6.3 抗弯强度 |
2.6.4 孔隙率 |
2.6.5 磨耗比试验 |
2.6.6 X射线衍射 |
2.6.7 试验材料组织表征 |
第3章 碳纳米管对铁基胎体的强韧化 |
3.1 基体粉末混粉方式的优化 |
3.2 碳纳米管分散方法的比较 |
3.2.1 手动搅拌方法 |
3.2.2 机械球磨方法 |
3.2.3 活性剂分散方法 |
3.3 碳纳米管浓度的优化 |
3.4 磨耗比试验 |
3.5 碳纳米管对胎体晶粒度的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 孕镶金刚石钻头微钻试验 |
4.1 金刚石微钻头的设计 |
4.1.1 金刚石 |
4.1.2 微钻头的结构 |
4.1.3 模具设计 |
4.2 微钻头制备 |
4.2.1 微钻头加工流程 |
4.2.2 烧结工艺 |
4.2.3 微钻头的加工 |
4.3 室内钻进试验 |
4.4 试验结果与讨论 |
4.5 本章小结 |
第5章 碳纳米管-铁基复合材料的激光重熔 |
5.1 试样制备及测试 |
5.2 试验结果 |
5.3 试验结果讨论 |
5.3.1 碳纳米管的行为对显微组织和硬度的影响 |
5.3.2 碳纳米管的粗化和分解 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论 |
第7章 研究工作展望 |
7.1 论文创新点 |
7.2 展望 |
参考文献 |
附录一 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
作者简介 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(9)铝基结合剂金刚石工具制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 金刚石的性能 |
1.3 金属结合剂 |
1.3.1 金属结合剂与金刚石的结合 |
1.3.2 金属结合剂的分类 |
1.4 金属结合剂的烧结理论 |
1.5 金属基金刚石工具的性能 |
1.6 本课题的研究内容 |
第2章 实验 |
2.1 实验原材料及仪器 |
2.1.1 实验原材料 |
2.1.2 实验仪器与设备 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 铝基结合剂烧结体试样的制备 |
2.2.2 结合剂/金刚石烧结体试样的制备 |
2.3 性能测试与表征图 |
2.3.1 铝金属结合剂试样致密度的测试 |
2.3.2 抗弯强度 |
2.3.3 硬度测试 |
2.3.4 物相分析 |
2.3.5 断口形貌及能谱分析 |
2.3.6 综合热分析 |
2.3.7 结合剂烧结体对金刚石包镶能力 |
2.3.8 结合剂/金刚石试样磨削比测试 |
2.3.9 磨削工件表面形貌及粗糙度 |
第3章 温度对铝基结合剂性能影响 |
3.1 引言 |
3.2 铝基结合剂烧结体试样的制备 |
3.3 温度对铝基结合剂性能的影响 |
3.3.1 温度对铝基结合剂烧结体致密度的影响 |
3.3.2 温度对铝基结合剂相变的影响 |
3.3.3 温度对铝基结合剂烧结体力学性能的影响 |
3.3.4 温度对铝基结合剂烧结体物相组成的影响 |
3.3.5 温度对铝基结合剂烧结体微观结构的影响 |
3.4 温度对金刚石/结合剂烧结体性能影响 |
3.4.1 金刚石/结合剂烧结体的微观结构 |
3.4.2 温度对金刚石/结合剂结合界面的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 Cu对铝基结合剂及金刚石工具性能影响 |
4.1 引言 |
4.2 添加Cu的结合剂配方设计和试样的制备 |
4.3 Cu对铝基结合剂烧结体性能的影响 |
4.3.1 Cu对铝基结合剂烧结体致密度的影响 |
4.3.2 Cu对铝基结合剂烧结体力学性能的影响 |
4.3.3 Cu对铝基结合剂烧结体物相组成的影响 |
4.3.4 Cu对铝基结合剂烧结体微观结构的影响 |
4.4 Cu含量对金刚石/结合剂烧结体性能影响 |
4.4.1 金刚石/结合剂烧结体微观结构 |
4.4.2 金刚石/结合剂烧结体耐磨性 |
4.4.3 磨削后的工件表面形貌 |
4.5 本章小结 |
第5章 Ti对铝基金属结合剂及金刚石工具性能影响 |
5.1 引言 |
5.2 添加Ti的结合剂配方设计和试样的制备 |
5.3 Ti对铝基结合剂烧结体性能的影响 |
5.3.1 Ti对铝基结合剂烧结体致密度的影响 |
5.3.2 Ti对铝基结合剂烧结体物相组成的影响 |
5.3.3 Ti对铝基结合剂烧结体力学性能的影响 |
5.3.4 Ti对铝基结合剂烧结体微观结构的影响 |
5.4 Ti对含金刚石/结合剂烧结体性能影响分析 |
5.4.1 金刚石/结合剂烧结体断口形貌 |
5.4.2 金刚石/结合剂烧结体耐磨性 |
5.4.3 磨削后的工件表面形貌 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
(10)金属—陶瓷复合结合剂金刚石砂轮制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 前言 |
1.1 绪论 |
1.2 金属结合剂金刚石磨具 |
1.2.1 Fe代Co及其预合金化 |
1.2.2 金属结合剂对金刚石的把持力 |
1.2.3 金属结合剂磨具的自锐性 |
1.3 陶瓷结合剂金刚石磨具 |
1.3.1 金刚石磨具用陶瓷结合剂选取原则 |
1.3.2 高性能陶瓷结合剂的研究 |
1.3.3 陶瓷结合剂和金刚石的界面研究 |
1.4 金属-陶瓷复合结合剂金刚石磨具 |
1.4.1 陶瓷基金属-陶瓷复合结合剂 |
1.4.2 金属基金属-陶瓷复合结合剂 |
1.4.3 金属陶瓷界面的研究 |
1.5 课题研究内容及意义 |
第2章 实验 |
2.1 实验原料及试样制备 |
2.1.1 Fe基金属结合剂的原料及试样制备 |
2.1.2 陶瓷添加相的原料及试样制备 |
2.1.3 金属-陶瓷复合烧结体及其它试样的制备 |
2.2 金属结合剂与陶瓷添加相组成及性能测试 |
2.2.1 物相分析 |
2.2.2 物理性能 |
2.2.3 显微结构及能谱分析 |
2.3 金属-陶瓷的界面分析 |
2.3.1 界面热应力模拟 |
2.3.2 界面润湿性分析 |
2.3.3 界面结合强度测定 |
2.4 砂轮的制备、性能表征及磨削实验 |
2.4.1 砂轮的制备 |
2.4.2 砂轮的性能表征 |
2.4.3 砂轮磨削性能测试 |
第3章 金属结合剂和陶瓷添加相的选择和优化 |
3.1 引言 |
3.2 金属结合剂的选择和优化 |
3.2.1 FeNi合金粉对金属结合剂物相和力学性能的影响 |
3.2.2 FeNi合金粉对金属结合剂与金刚石间界面热应力的影响 |
3.2.3 金属结合剂与金刚石的界面研究 |
3.3 陶瓷添加相的选择和优化 |
3.3.1 TiO_2含量对陶瓷添加相物相和膨胀系数的影响 |
3.3.2 TiO_2含量对陶瓷添加相耐火度及金刚石润湿性的影响 |
3.3.3 TiO_2含量对陶瓷添加相抗折强度的影响 |
3.4 小结 |
第4章 金属-陶瓷复合烧结体界面研究 |
4.1 引言 |
4.2 陶瓷添加相对金属-陶瓷复合烧结体界面的影响 |
4.2.1 陶瓷添加相对金属-陶瓷复合烧结体物相的影响 |
4.2.2 金属-陶瓷复合烧结体的界面反应热力学分析 |
4.2.3 陶瓷添加相对金属-陶瓷复合烧结体的界面热应力的影响 |
4.2.4 陶瓷添加相对金属-陶瓷复合烧结体的界面润湿性的影响 |
4.2.5 陶瓷添加相对金属-陶瓷复合烧结体的界面结合强度的影响 |
4.3 烧结温度对金属-陶瓷复合烧结体界面的影响 |
4.3.1 烧结温度对金属-陶瓷复合烧结体界面组成的影响 |
4.3.2 烧结温度对金属-陶瓷复合烧结体界面润湿性的影响 |
4.3.3 烧结温度对金属-陶瓷复合烧结体界面热应力的影响 |
4.3.4 烧结温度对金属-陶瓷复合烧结体界面结合强度的影响 |
4.4 小结 |
第5章 烧结工艺对金属-陶瓷复合结合剂性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 烧结温度对金属-陶瓷复合结合剂性能的影响 |
5.2.1 烧结温度对金属-陶瓷复合结合剂物相和微观结构的影响 |
5.2.2 烧结温度对金属-陶瓷复合结合剂力学性能的影响 |
5.3 保温时间对金属-陶瓷复合结合剂性能的影响 |
5.3.1 保温时间对金属-陶瓷复合结合剂物相和微观结构的影响 |
5.3.2 保温时间对金属-陶瓷复合结合剂力学性能的影响 |
5.4 金属-陶瓷复合结合剂的热压烧结过程及致密化方程研究 |
5.4.1 金属-陶瓷复合结合剂热压烧结过程 |
5.4.2 金属-陶瓷复合结合剂热压烧结前期致密化方程讨论 |
5.4.3 金属-陶瓷复合结合剂热压烧结中后期致密化方程讨论 |
5.5 小结 |
第6章 金属-陶瓷复合结合剂金刚石砂轮力学和磨削性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 烧结工艺对金属-陶瓷复合结合剂与金刚石的界面、金刚石砂轮力学及磨削性能的影响 |
6.2.1 烧结温度对金属-陶瓷复合结合剂和金刚石界面的影响 |
6.2.2 烧结温度对金属-陶瓷复合结合剂金刚石砂轮力学和磨削性能的影响 |
6.2.3 保温时间对金属-陶瓷复合结合剂和金刚石界面的影响 |
6.2.4 保温时间对金属-陶瓷复合结合剂金刚石砂轮力学和磨削性能的影响 |
6.3 陶瓷添加相对金属-陶瓷复合结合剂与金刚石的界面、金刚石砂轮力学及磨削性能的影响 |
6.3.1 陶瓷添加相对金属-陶瓷复合结合剂与金刚石界面的影响 |
6.3.2 陶瓷添加相对金属-陶瓷复合结合剂金刚石砂轮力学和磨削性能的影响 |
6.3.3 两种金刚石砂轮磨削空调压缩机气缸内圆的磨削性能对比 |
6.4 小结 |
结论 |
论文主要创新点 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读博士学位期间研究成果 |
四、高磷铁基金刚石工具胎体合金的研究(论文参考文献)
- [1]金刚石工具用铁基水雾化预合金粉末的性能测试及改性应用[D]. 李鹏旭. 吉林大学, 2020(08)
- [2]岩土钻掘用高胎体仿生钻头的试验研究[D]. 黄子伦. 吉林大学, 2019(03)
- [3]稀土氧化钇对金刚石钻头胎体性能的影响[D]. 叶纪超. 中国地质大学(北京), 2019(02)
- [4]双向回转条件下钻头碎岩过程分析与试验[D]. 高红通. 吉林大学, 2019(10)
- [5]含磷预合金粉对铁基金刚石工具胎体组织性能影响的研究[D]. 薛弘宇. 机械科学研究总院, 2018(03)
- [6]Ni、Sn对Fe基金刚石工具胎体组织及性能影响[D]. 高雅. 机械科学研究总院, 2018(03)
- [7]预合金粉成分对金刚石烧结体组织和性能的影响[D]. 李浩. 江苏科技大学, 2018(03)
- [8]碳纳米管强韧化孕镶金刚石钻头铁基胎体材料的研究[D]. 董召悦. 吉林大学, 2018(01)
- [9]铝基结合剂金刚石工具制备及性能研究[D]. 徐俊杰. 湖南大学, 2017(07)
- [10]金属—陶瓷复合结合剂金刚石砂轮制备及性能研究[D]. 宋冬冬. 湖南大学, 2017(06)