烧结制品
名词解释：
比表面:单位质量粉末具有的总表面积或单位体积粉末所具有的总表面积
流动性：用50克粉末流过标准流速漏斗所需要的时间成型性：压制后粉末压胚保持既定形状的能力
烧结:指粉末或压胚在一定的外界条件和低于主要组元熔点的烧结温度下所发生粉末颗粒表面减少，孔隙体积降低的过程
韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力
抗压应力:指外力是压力时的强度极限
砂轮动不平衡：是指旋转零件在运转时，由于零件形体不规则或密度不均匀而造成的震动现象。
弹性内应力：内聚力又称粘结强度，是在同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引力，这种相互吸引力是同种物质分子之间存在分子力的表现。
弹性后效：弹性后效指的是材料在弹性范围内受某一不变载荷作用，其弹性变形随时间缓缓增长的现象
松装密度：粉末自然填充规定的容器时单位容积内粉末的质量。
热压烧结：在一定的温度下进行压制成型或一定的压力下进行烧结的工艺。
固相烧结：按其组元多少可分为单元系固相烧结和多元系固相烧结两类。
液相烧结：在生成的液相参与下，通过粘性流动，润湿，溶解，沉淀等快速物质迁移过程最终消除几乎所有的空隙可获得高密度，高性能的烧结产品。
冲击磨损：超载荷的机械的和热的作用，或疲劳引起金刚石的碎裂而脱落。
耐磨性：材料抵抗磨损的性能。
强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。
硬度：结合剂对磨粒的把持力。
粉末冶金：是以金属粉末压缩性粉末在压制过程中被压紧的能力。
金刚石浓度：单位体积工作层内金刚石或CBN磨粒含量。
粉末冶金：金属与非金属的混合物为原料通过成型烧结或热成型制成金属制品或材料的一种冶金工艺。
填空：
1金刚石锯片水槽类型常用的有：_匙孔水槽_，平底直水槽__，_ 非标准水槽_.
2磨具的后加工包括_车加工_和__磨加工__.
3高频焊接时，焊剂的作用是_去除表面氧化物、__保护焊缝金属__填满焊缝__
4浸渍法烧结生产钻头时，钻头的烧结温度要高于粘结金属的熔点，目的是让黏结金属充分熔化_和__有一定流动性___.
5为了提高压制层和基体的结合强度，需要基体上进行______和_____等机械加工，也可以对其表面进行_____化学处理。
6粉末的压制性包括_压缩性_和_成型性_两个方面。
7改善密度的方法有_降低压胚的高径比_、_降低横壁粗糙度_、_添加润滑剂等.
8金刚石锯切工具结合剂基本类型有：钴基结合剂，铁基结合剂，青铜基结合剂，和碳化钨基结合剂
9酸性溶法主要用来检测金属粉末中_二氧化硅、三氧化二铝、碳化物、硅酸盐、粘土_等杂质的总含量。氢损值只是近似反映了粉末中的__氧_含量。
10比表面为单位质量粉末具有的总表面积或单位体积粉末具有的总表面积。它与单颗粒性质 _、_粉末体性质_、等有关。
11金刚石地质钻头主要由钻头体，胎体，__金刚石__，_ 骨架材料 _和粘结金属等几个部分组成。
12粉末受力后，压坯除受到了正压力和摩擦力之外，还受到侧压力（垂直于模壁上的力，较小）、弹性内应力、脱模力等的作用。
13粉末对阴模壁的静摩擦系数主要与粉末性能、润滑剂、模具质量、压制压力等因素有关。
14从热力学观点看，坯体的烧结过程是系统自由能减小的过程，对等温烧结来说，也就是系统过剩自由能降低的过程，过剩自由能包括表面能和晶格畸变能。
15表面扩散只涉及到质点的表面迁移，颗粒之间并不会发生收缩低温时，表面扩散起主导作用，而在高温下，让位于体积扩散；烧结早期孔隙连通，表面扩散的结果导致小孔隙的缩小与消失，大孔隙长大；烧结后期表面扩散导致孔隙球化。
16金刚石浓度的涵义是：单位体积工作层内金刚石或CBN磨料含量（或所占体积）
国内外通用的浓度表示方法是，工作层内磨料所占体积比为25%，金刚石（密度3.25g/㎝3）含量0.88g/㎝3，规定为100%浓度。其余浓度以此为基准。
对基体的结构进行合理的设计。在Ⅰ、Ⅱ类基体中，采用径向的单燕尾槽和轴向凹槽相结合的形式；Ⅲ类基体在金刚石较宽条件下采用，它除了有轴向沟槽外还有径向沟槽等，其目的是增加平面刚体表面与金刚石层的结合强度。
对金刚石磨具中金刚石选择的一般原则是：粗糙、高切除率的磨削，要求粗粒度和高浓度；而粒度细和低浓度，则适用于精磨。金属结合剂磨具中，金属结合剂中加入镍增加强度和耐磨性，加入钛、钴、钼、铬增加强度和热学性能，加入镍、镉耐腐蚀性，加入铁改善金刚石的润湿性和出刃性差。
磨具组织三要素（磨料、结合剂和气孔）是影响磨具强度和磨削性能的重要因素。一般的规律是：组织致密，则强度高、硬度高、耐磨性好、几何形状保持好，但磨削时的冷却润滑性能差，容易产生烧伤和堵塞现象。
冲击磨损主要是由于对金刚石冲击太大和金刚石与胎体材料结合力弱引起的，解决的方法是：采用高强度金刚石、降低金刚石吃入深度、降低切割速度、强包镶、加强胎体的耐磨性;
金刚石锯片磨损失效影响因素有：（1）胎体的耐磨性（2）金刚石性能(强度\热稳定性)（3）切割速度（4）金刚石吃入深度（5）金刚石与胎体结合强度等
锯片基体主要作用：（1）承接切割单元（节块）；（2）连接设备的刚性部件；所以：（1）与节块有很的结合性能；（2）强度满足要求。
金刚石锯片基体中水槽的作用：排屑，冷却，减少应力集中。
钻头唇面直接与孔底岩石接触，结构形状影响钻头的受力、排粉、冷却及钻进效果。
水路系统是钻头钻进过程中进行冷却、排粉的主要通道。主要有三个部分：水口和水槽、孔底岩石与金属胎体之间的间隙、钻头外表面与岩石孔壁、钻头内表面与岩芯之间的间隙。
软、中硬地层采用高硬度胎体；硬、坚地层，弱研磨性地层采用低硬度胎体；强研磨、破碎地层用高硬度、强研磨性胎体；
钻头中金刚石的选择主要采用MBD6-MBD12或SMD型号金刚石, 粒度选择一般为80/100,70/80,60/70,50/60,40/50。一般是岩石越硬，则品质越高，粒度越细；岩石越软，则低强度，粗粒度；
非金属粉末的添加剂主要有石墨和四氧化铁。其中石墨的主要作用是润滑作用、造孔作用、吸氧作用。
薄壁工程钻头中胎体必须具有高的冲击韧性，以应付钢筋，卵石，松动的混凝土的钻进。并且对金刚石有良好的润湿性，以牢固包镶金刚石，烧结温度不易过高，防止金刚石烧结温度下降。
简答题：
1、何谓粉末冶金？粉末冶金的主要工序有哪些？
答：粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。（2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。（3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。（4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。
2、氢损法及其目的？答：氢损法即是将5g有润滑剂的金属粉末试样放在刚玉皿内在纯氧气流中煅烧一段时间，各种金属或合金的煅烧工艺。目的是除去金属粉末中的杂质氧和酸不溶物
3、沉降分级的原理？答，在静态的流体介质中，不同粒度的颗粒，其自由沉降快，细颗粒沉降慢，如果让粒度不同的颗粒从同一高度同时沉降，经过一段距离或时间后，即能将粉末按粒度的差别分开，这就是最简单的沉降分级原理。
4、粉末的变形有几种形式？答：1.弹性变形2.塑性变形3.脆性裂变
5、压坯的强度的影响因素有哪些？答：1粉末颗粒的表面粗糙度 .2 粉末颗粒的表面积 3 粉末的粒度4粉末颗粒的杂志 5 成型压力6 成型料中的添加剂
6、推导侧压力的分析。答:当压坯受到正压力p作用时，它力图在y 轴上膨胀，由力学原理可知，此膨胀值与材料的泊松比和正压力成正比，这题看书上吧
7、改善压力降的方法有哪些？答，1添加润滑剂 2.提高模具光洁度和硬度 3.尽量使用粒度大和形状简单的粉末 4.使用其它成型方法，如双向型制，静压制和热压制等。
8、压制压力与压坯的密度的关系？答，第一阶段，压坯密度随压力增加而迅速增大；第二阶段，压坯密度增加缓慢或几乎保持不变；第三阶段，当压力继续增大超过某一定值后，随着压力的增大，压坯密度又继续增加，达到屈服极限后，会产生塑性变形或脆性裂变，也会导致压坯密度增大。
9、单向压坏中密度分布不均匀的状况及其产生的原因是什么？答: 状况：压头附近密度最大，随着离压头距离增加，密度逐渐减小。原因：粉末并非是完全表现为一种流体的性质，即是在粉末各处的压力不一致，在压坯内部有很大差异，内应力分布不均匀造成的。
10、在金刚石磨具制造中，比较冷压法与热压法工艺的特点。答：冷压法优点: 1.成型不需要加热设备，操作方便 2.模具寿命比热压模具长 3.成型效率高且课成批烧结 4.成型坯体密度较热压法小，孔隙度较高，有利于磨削时的冷却 5.成型废品可及时回收冷压法缺点 :1.压坯烧结后尺寸，形状变化较大，特别是复杂形状的砂轮 2.压坯与基体结合强度低，结合部位常出问题 3.冷压成型压力高，在较高的压力下，金刚石容易破碎，影响砂轮使用性能，降低磨削效果 4.坯体中的弹性
内应力较大，压坯的弹性后较大，易出现成型废品 .热压法 :1.可用较低的压力（50~250MPa）压制砂轮。2.粘结强度高，可以成型复杂的制品并降低废品率。 3.由于烧结是带模进行，不存在压坯脱模的弹性后效。 4.采用热压同时烧结工艺，由于成型料封闭在模具内，不暴露在空气中，而且加热时间短，因此甚至可以不用保护气体，若使用石墨模具，从某种程度上其本身也起到固体保护介质的作用，从而简化了烧结工艺条件。5.坯体在模内烧结不同于在自由状态在的烧结，膨胀和收缩受到模具限制，从而保证了模具的形状和尺寸。
11、改善密度分布的方法有哪些？答：1.降低压坯的高径比。2.改变模璧粗糙度。3.添加润滑剂.
12、液相烧结的条件？答1.润湿角小于90度；2.固相在液相中有一定的溶解度；3.有一定的液相数量
13、粉末等温烧结的基本过程（或三个阶段）？(p30) 答：1.烧结颈形成阶段。这一阶段，颗粒形状粉末形状发生明显变化，烧结体也没用明显的收缩。2.烧结颈长大和闭孔形成阶段。烧结体发生明显收缩，密度明显提高，强度继续增加。3.闭孔减少和球化阶段。这一阶段可以延续很长时间，但最终仍要残留少量闭孔隙，同时还要发生晶粒粗化现象。
14、叙述扩散传质的几种形式及特点？答：1.蒸发与凝聚。可以使烧结颈长大，但并不引起颗粒间的距离收缩。2.表面扩散。总的孔隙数量和体积减少，同时有明显收缩现象。3.体积扩散。体积扩散主要发生在孔隙表面过剩空位向邻近晶界的迁移过程中。4.晶界扩散。在颗粒接触面处形成稳定的晶界，特别是细粉末颗粒，烧结后能形成许多与孔隙交错的网状晶界。
15、液相烧结致密化过程？答。等温烧结初期，粘结相熔化为液相，固气界面优先消失，取而代之的是液相完全或部分包围固相颗粒，使得颗粒在液相中近似悬浮状态并受液相的推动发生滑移，重排而趋于最紧密排列的过程。
16、为什么热压烧结工艺适合金属结合剂金刚石制品制造？ (p45-46, p123) 答：采用热压工艺所需成型压力低，低压还有利于孔隙中的气体的排出。除外还可适当降低烧结温度和时间，从而减少金刚石磨料的氧化和石墨化，还能使基体与结合剂紧密焊接；粘结强度高，可以成型复杂的制品并降低废品率。
17、改善金刚石与金属结合剂粘结性能的方法有哪些？答：采用镀金属的金刚石品种②选择能侵润金刚石的金属结合剂
18、分别叙述铁、钴、铜、锡、钛在金属结合剂金刚石工具的作用？答;铁：恰当的比例会使结合剂的烧结温度保持在900°C以下。钴：对金刚石的粘结强度好，调节胎体硬度，耐磨性较好，抗冲击。铜：青铜结合剂硬度较低，耐磨性差，对金刚石的结合也较弱。锡：与铜粉混在一起使用，降低对金刚石的结合。钛：对金刚石的润湿性好，进而对金刚石有良好的粘结性。
19、带过渡层平行砂轮冷压成型操作工艺。(p123) 答：空模装配检查→涂润滑剂→模具组装→装入已清洗的基体→投料→预压过渡层→卸过渡层与模具→外圆面打毛→装工作层模套→投工作料层→预压→换总压头压制→卸模
20、金属结合剂金刚石工具烧结温度的确定方法？答：Cu-Sn二元系结合剂金刚石磨具的烧结温度一般为650～700，结合剂中添加高熔点金属时，烧结温度可适当提高一些，但一般不希望超过800℃，但对短时间烧结和采用优质金刚石磨料时，烧结温度可以提高，磨具可提高到800℃以上，锯片和钻头可提高到900℃甚至超过1000℃，烧结温度的确定可采用实验方法和采用比表面开始出现变形和麻点的温度低40℃作为烧结温度
21、金刚石有几种磨损？答①粘附磨损，金刚石被粘附在石材表面上，微粒被剪离；②摩擦磨损；岩石上的许多硬质点擦刮金刚石表面；③扩散磨损；岩石与金刚石表面的化学作用使金刚石强度和硬度下降，磨损加剧。
22、金刚石锯片切割速度与磨损的关系？答当磨削速度增加时总的磨耗下降。在速度增加到一个临界速度时Vo，磨耗达到最低。当速度继续增加大于Vo时，磨耗开始慢慢增大。
23、如何调整金属结合剂的耐磨性、强度？p193-194, p198-199 答;添加一定量的WC的结合剂硬度更高，较耐磨。严格控制热压烧结工艺流程，避免因温度偏高或偏低，压力不足等致使胎体密度比理论少得多，孔隙度增加，进而导致强度下降的情况发生。
24、金刚石锯片工具结合剂类型，其特点是什么？其应用领域？答：钴基结合剂这种结合剂对金刚石的粘结强度好，胎体硬度可通过加入其他金属加以调节，耐磨性较好，抗冲击用于据切工具②铁基结合剂，铁和金刚石的比例适当使结合剂的烧结温度保持在900℃以下是没有问题的，在国内发展比较快③青铜基结合剂可适量的添加Ag,Ni,Co,Fe 等金属粉末加以改性，以获得所需的特性，主它的硬度低，耐磨性差，对金刚石的结合也比较弱，所以主要作玻璃，水晶等的切割④碳化钨基结合剂硬度高，很耐磨主要适合砂石，混凝土，沥青等含摩擦性成分的材料切割
25、稀土对胎体性能的影响？答：稀土元素可以有效降低合金的熔点
②Ce具有很强的脱氧，脱氮，脱硫作用，并能抑制氧氮硫的偏折③可以降低液态合金对石墨的接触角④Ce对合金晶粒细化作用明显⑤稀土的加入改变了胎体的力学性能⑥稀土元素对界面状况的影响⑦改善胎体合金的断面组织26、定容冷压法的优点？p207 答：①成型不需要加热设备，操作方便
②模具不需要耐热，模具寿命比热压模具长③成型生产效率高④密度较热压法小孔隙高利于磨削冷却⑤废品不可回收.2缺点①烧结后尺寸形状变化大②压胚和基体结合强度低③压力高金刚石易破碎④弹性内应力较大
27、地质钻头硬度调整的方法有哪些？ p268-269 答①改变胎体骨架的成型密度，密度大硬度高，反之低；②改变胎体的骨架成分，比如骨架成分中硬质材料成分多时硬度高，反之则低；③改变粘结金属的成分
28、叙述锯片开刃过程。答：开刃过程一般分两步进行：第一步是开两侧刃，需要一片一片的开刃，将锯片装在开刃机上使锯片与砂轮一起旋转。调整砂轮与锯片的位置，使其逐渐接近，间断接触，直至锯齿一侧面金刚石全部出刃。将锯片反装，然后用同一方法开另一侧面刃，并使金刚石全部出刃。侧刃开好后，将锯片按开刃方向放好。并串到开刃机轴上开立刃。此时应特别注意保持锯片的两侧刃与立刃方向一致，否则影响锯片的使用性能。
29、叙述制造金刚石钻头时，对胎体材料的选择要遵照的原则。答：
①胎体必须具有高的冲击韧性，以应付钢筋，卵石，松动的混凝土的钻进；②胎体对钢体（或焊料）有良好的侵润性且胎体要具有较合适的线膨胀系数；③对金刚石有良好的侵润性，以牢固包镶金刚石，烧结温度不宜过高，防止烧结金刚石强度下降；④由于钻机能力的局限性，薄壁胎体还需适应低钻压钻进的特点
30、叙述温度对烧结制品的影响答：烧结温度是影响烧结的最主要因素，随着烧结温度的升高，粉末物料的粘度和屈服极限降低，蒸汽压增高，扩散系数增大，从而促进了物质的迁移流动过程；另一方面，一切阻碍烧结的因素均随温度升高而迅速减弱；由于原子互扩散系数随温度升高而显著增大，故提高烧结温度能促进多元粉末烧结的合金化；升高温度有利于液相界面的反应，从而提高液相烧结的速率，另外能促进固相颗粒溶解，有利于形成固相骨架和提高烧结致密度；若烧结温度达到接近熔点温度，则制品将会发生软化，产生歪曲和变形，晶粒变得粗大，强度显著下降；烧结温度也不能过低，因为温度过低，相应的需要延长烧结时间，导致生产率降低
计算题：
1.已知某金刚石磨具，标志位1A1 125X12X4 MBD4 120/140 M 100.结合剂配方为Cu85Sn6Zn6Pb3，结合剂成型后密度为理论密度的85%，磨具装料系数为 1.02，过渡层环宽2mm，基体表面无沟槽，已知Cu=8.92 Sn=7.28 Zn=7.14 Pb=11.34 63T 100T 160T 300T的活塞直径分别为150mm 200mm 250mm 300mm 1.砂轮工作层和过渡层单重，
答：结合剂的理论密度：r=100/（85/8.92+6/7.14+3/11.34)=8.73g/cm3 成型密度p=0.85r=7.42g/cm3
工作层体积： V1=ЛTX（D-X)=3.14X1.2X0.4X(12.5-0.4)=18.24cm3
过渡层体积：V2=ЛTX1
（D-2X-X1)=3.14X1.2X0.2X(12.5-2X0.4-0.2)|=8.67cm3
(X1为过渡层环宽）
工作层金刚石单重：Gd=0.88KV1=0.88X100%X18.24=16.05g
工作层结合剂单重：Gb=p（密度）（1-0.25K）V1=7.42X(1-0.25X100%)X18.24=101.51g
则工作层单重G1=Gd+Gb=16.05+101.05=117.56g
过渡层单重G2=pV2=7.42X8.67=64.33g
2.制造10片砂轮时，结合剂各组元及金刚石磨料的重量，
答：10片砂轮需金刚石磨料的重量Gd总=10Gd=160.05g
实际用结合剂总量Gb总
=1.02X10(Gb+G2)=1.02X10X(101.51+64.33)=1691.6g
则Gcu=85%Gb总=0.85X1691.6=1437.9g Gsn=6%Gb总
=0.06x1691.6=101.5g Gzn=6%Gb总=101.5g Gpb=3%Gb总=50.7g
3.若压制面积为450MPa，试确定所用压机的公称压力，并计算成型压力表。答：砂轮的受压面积为工作层和过渡层环面积之和。
S=Л（X=X1)(D|-X-X1)=3.14X(0.4+0.2)X(12.5-0.4-0.2)=22.42cm2
总压制压力F总=PS=450x22.42x0.05=100.9T
取k=1.2 则F=kF总=1.2X100.9=121.1T
故可选择160T压机压制成型 160T压机的活塞面积S活=490.6cm2
则P表=PS/s活=450X22.42/490.6=20.6MP
烧结制品
名词解释： 比表面:单位质量粉末具有的总表面积或单位体积粉末所具有的总表面积 流动性：用50克粉末流过标准流速漏斗所需要的时间成型性：压制后粉末压胚保持既定形状的能力 烧结:指粉末或压胚在一定的外界条件和低于主要组元熔点的烧结温度下所发生粉末颗粒表面减少，孔隙体积降低的过程 韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力 抗压应力:指外力是压力时的强度极限 砂轮动不平衡：是指旋转零件在运转时，由于零件形体不规则或密度不均匀而造成的震动现象。 弹性内应力：内聚力又称粘结强度，是在同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引力，这种相互吸引力是同种物质分子之间存在分子力的表现。 弹性后效：弹性后效指的是材料在弹性范围内受某一不变载荷作用，其弹性变形随时间缓缓增长的现象 松装密度：粉末自然填充规定的容器时单位容积内粉末的质量。 热压烧结：在一定的温度下进行压制成型或一定的压力下进行烧结的工艺。 固相烧结：按其组元多少可分为单元系固相烧结和多元系固相烧结两类。 液相烧结：在生成的液相参与下，通过粘性流动，润湿，溶解，沉淀等快速物质迁移过程最终消除几乎所有的空隙可获得高密度，高性能的烧结产品。 冲击磨损：超载荷的机械的和热的作用，或疲劳引起金刚石的碎裂而脱落。 耐磨性：材料抵抗磨损的性能。 强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。 硬度：结合剂对磨粒的把持力。 粉末冶金：是以金属粉末压缩性粉末在压制过程中被压紧的能力。 金刚石浓度：单位体积工作层内金刚石或CBN磨粒含量。 粉末冶金：金属与非金属的混合物为原料通过成型烧结或热成型制成金属制品或材料的一种冶金工艺。 填空： 1金刚石锯片水槽类型常用的有：_匙孔水槽_，平底直水槽__，_ 非标准水槽_. 2磨具的后加工包括_车加工_和__磨加工__. 3高频焊接时，焊剂的作用是_去除表面氧化物、__保护焊缝金属__填满焊缝__ 4浸渍法烧结生产钻头时，钻头的烧结温度要高于粘结金属的熔点，目的是让黏结金属充分熔化_和__有一定流动性___. 5为了提高压制层和基体的结合强度，需要基体上进行______和_____等机械加工，也可以对其表面进行_____化学处理。 6粉末的压制性包括_压缩性_和_成型性_两个方面。 7改善密度的方法有_降低压胚的高径比_、_降低横壁粗糙度_、_添加润滑剂等. 8金刚石锯切工具结合剂基本类型有：钴基结合剂，铁基结合剂，青铜基结合剂，和碳化钨基结合剂 9酸性溶法主要用来检测金属粉末中_二氧化硅、三氧化二铝、碳化物、硅酸盐、粘土_等杂质的总含量。氢损值只是近似反映了粉末中的__氧_含量。 10比表面为单位质量粉末具有的总表面积或单位体积粉末具有的总表面积。它与单颗粒性质 _、_粉末体性质_、等有关。 11金刚石地质钻头主要由钻头体，胎体，__金刚石__，_ 骨架材料 _和粘结金属等几个部分组成。 12粉末受力后，压坯除受到了正压力和摩擦力之外，还受到侧压力（垂直于模壁上的力，较小）、弹性内应力、脱模力等的作用。 13粉末对阴模壁的静摩擦系数主要与粉末性能、润滑剂、模具质量、压制压力等因素有关。 14从热力学观点看，坯体的烧结过程是系统自由能减小的过程，对等温烧结来说，也就是系统过剩自由能降低的过程，过剩自由能包括表面能和晶格畸变能。 15表面扩散只涉及到质点的表面迁移，颗粒之间并不会发生收缩低温时，表面扩散起主导作用，而在高温下，让位于体积扩散；烧结早期孔隙连通，表面扩散的结果导致小孔隙的缩小与消失，大孔隙长大；烧结后期表面扩散导致孔隙球化。 16金刚石浓度的涵义是：单位体积工作层内金刚石或CBN磨料含量（或所占体积） 国内外通用的浓度表示方法是，工作层内磨料所占体积比为25%，金刚石（密度3.25g/㎝3）含量0.88g/㎝3，规定为100%浓度。其余浓度以此为基准。 对基体的结构进行合理的设计。在Ⅰ、Ⅱ类基体中，采用径向的单燕尾槽和轴向凹槽相结合的形式；Ⅲ类基体在金刚石较宽条件下采用，它除了有轴向沟槽外还有径向沟槽等，其目的是增加平面刚体表面与金刚石层的结合强度。 对金刚石磨具中金刚石选择的一般原则是：粗糙、高切除率的磨削，要求粗粒度和高浓度；而粒度细和低浓度，则适用于精磨。金属结合剂磨具中，金属结合剂中加入镍增加强度和耐磨性，加入钛、钴、钼、铬增加强度和热学性能，加入镍、镉耐腐蚀性，加入铁改善金刚石的润湿性和出刃性差。 磨具组织三要素（磨料、结合剂和气孔）是影响磨具强度和磨削性能的重要因素。一般的规律是：组织致密，则强度高、硬度高、耐磨性好、几何形状保持好，但磨削时的冷却润滑性能差，容易产生烧伤和堵塞现象。 冲击磨损主要是由于对金刚石冲击太大和金刚石与胎体材料结合力弱引起的，解决的方法是：采用高强度金刚石、降低金刚石吃入深度、降低切割速度、强包镶、加强胎体的耐磨性; 金刚石锯片磨损失效影响因素有：（1）胎体的耐磨性（2）金刚石性能(强度\热稳定性)（3）切割速度（4）金刚石吃入深度（5）金刚石与胎体结合强度等 锯片基体主要作用：（1）承接切割单元（节块）；（2）连接设备的刚性部件；所以：（1）与节块有很的结合性能；（2）强度满足要求。 金刚石锯片基体中水槽的作用：排屑，冷却，减少应力集中。 钻头唇面直接与孔底岩石接触，结构形状影响钻头的受力、排粉、冷却及钻进效果。 水路系统是钻头钻进过程中进行冷却、排粉的主要通道。主要有三个部分：水口和水槽、孔底岩石与金属胎体之间的间隙、钻头外表面与岩石孔壁、钻头内表面与岩芯之间的间隙。 软、中硬地层采用高硬度胎体；硬、坚地层，弱研磨性地层采用低硬度胎体；强研磨、破碎地层用高硬度、强研磨性胎体； 钻头中金刚石的选择主要采用MBD6-MBD12或SMD型号金刚石, 粒度选择一般为80/100,70/80,60/70,50/60,40/50。一般是岩石越硬，则品质越高，粒度越细；岩石越软，则低强度，粗粒度； 非金属粉末的添加剂主要有石墨和四氧化铁。其中石墨的主要作用是润滑作用、造孔作用、吸氧作用。 薄壁工程钻头中胎体必须具有高的冲击韧性，以应付钢筋，卵石，松动的混凝土的钻进。并且对金刚石有良好的润湿性，以牢固包镶金刚石，烧结温度不易过高，防止金刚石烧结温度下降。 简答题： 1、何谓粉末冶金？粉末冶金的主要工序有哪些？ 答：粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。（2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。（3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。（4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。 2、氢损法及其目的？答：氢损法即是将5g有润滑剂的金属粉末试样放在刚玉皿内在纯氧气流中煅烧一段时间，各种金属或合金的煅烧工艺。目的是除去金属粉末中的杂质氧和酸不溶物 3、沉降分级的原理？答，在静态的流体介质中，不同粒度的颗粒，其自由沉降快，细颗粒沉降慢，如果让粒度不同的颗粒从同一高度同时沉降，经过一段距离或时间后，即能将粉末按粒度的差别分开，这就是最简单的沉降分级原理。 4、粉末的变形有几种形式？答：1.弹性变形2.塑性变形3.脆性裂变 5、压坯的强度的影响因素有哪些？答：1粉末颗粒的表面粗糙度 .2 粉末颗粒的表面积 3 粉末的粒度4粉末颗粒的杂志 5 成型压力6 成型料中的添加剂 6、推导侧压力的分析。答:当压坯受到正压力p作用时，它力图在y 轴上膨胀，由力学原理可知，此膨胀值与材料的泊松比和正压力成正比，这题看书上吧 7、改善压力降的方法有哪些？答，1添加润滑剂 2.提高模具光洁度和硬度 3.尽量使用粒度大和形状简单的粉末 4.使用其它成型方法，如双向型制，静压制和热压制等。 8、压制压力与压坯的密度的关系？答，第一阶段，压坯密度随压力增加而迅速增大；第二阶段，压坯密度增加缓慢或几乎保持不变；第三阶段，当压力继续增大超过某一定值后，随着压力的增大，压坯密度又继续增加，达到屈服极限后，会产生塑性变形或脆性裂变，也会导致压坯密度增大。 9、单向压坏中密度分布不均匀的状况及其产生的原因是什么？答: 状况：压头附近密度最大，随着离压头距离增加，密度逐渐减小。原因：粉末并非是完全表现为一种流体的性质，即是在粉末各处的压力不一致，在压坯内部有很大差异，内应力分布不均匀造成的。 10、在金刚石磨具制造中，比较冷压法与热压法工艺的特点。答：冷压法优点: 1.成型不需要加热设备，操作方便 2.模具寿命比热压模具长 3.成型效率高且课成批烧结 4.成型坯体密度较热压法小，孔隙度较高，有利于磨削时的冷却 5.成型废品可及时回收冷压法缺点 :1.压坯烧结后尺寸，形状变化较大，特别是复杂形状的砂轮 2.压坯与基体结合强度低，结合部位常出问题 3.冷压成型压力高，在较高的压力下，金刚石容易破碎，影响砂轮使用性能，降低磨削效果 4.坯体中的弹性
超硬材料及制品的基本知识
超硬材料及制品基本知识 一、超硬材料概念：对于超硬材料的含义至今没有一 个公认为满意的解释。1981年国际硬物质科学会议认为，硬度大于1000HV的物质均可称为硬物质，这就自然包括了金刚石和立方碳化硼。后来对这个定义进行了补充，认为能加工诸如硬质合金（硬度1600—1800HV）、刚玉（—2000HV）、碳化硅（—2200HV）等这一类物质的材料称为超硬材料。目前由于金刚石和立方氮化硼等材料有其极高的硬度，所以统称为超硬材，具有硬度高、耐磨和热传导性能好、热膨胀系数低等优异性能。 二、超硬材料的分类：分为单晶超硬材料和聚晶超硬 材料（也称为“复合超硬材料”）及3．金刚石薄膜三类。 单晶超硬材料和聚晶超硬材料的主要区别为：单晶金刚石/立方氮化硼材料的特点为硬度更高、耐热性更好，但尺寸较小，多用于制造锯片等切割工具；聚晶金刚石/立方氮化硼是指以金刚石和立方氮化硼微粉等单晶超硬材料为主要原料，添加金属或非金属粘结剂通过超高压高温烧结工艺制成的聚晶复合材料。它的特点是硬度、耐热性略逊于单晶材料，但是由于聚晶超硬材料是内部结构紧密的金刚石致密体，可以增加工具的切割面积，同时克服了单晶超硬材料由于粘结面积小造成的轻易从锯片表面脱落的弊端，具有更高的耐磨性。
金刚石薄膜是用化学气相沉积（CVD）法或其它方法在非金刚石衬底上制备出的超硬薄膜。它不仅可用于制作各种金刚石刀具，还可作为功能材料用于制作声传感器、扬声器振动膜、红外窗口、X光检测窗口等，应用领域十分广泛。国际上从七十年代初开始进行金刚石薄膜的试制并迅速掀起金刚石薄膜研究开发热潮。我国从八十年代中期开始此项研究，并已列入国家“863计划”，现已能制备出80mm、厚2mm的金刚石薄膜，并在应用研究方面取得了不少成果，但目前总体上仍处于研制阶段，尚未达到工业化应用阶段。有人预计，金刚石薄膜将是21世纪金刚石工业的主要材料，各国科学家都在为使金刚石薄膜产业化而不懈努力。 三、金刚石按用途分为两类：质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，质差粒细用于工业的称工业用金刚石。 宝石级金刚石，又称钻石，光泽灿烂，晶莹剔透，被誉为“宝石之王”，价值昂贵，是世界公认的第一货品，其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。达不到宝石级的金刚石（工业用金刚石），以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交通、 总的来说，复合超硬材料相对于传统合金材料具有强大的替代性，市场潜力更大，广泛应用于机械、冶金、地质、石油、煤炭、石材、建筑等传统领域，电子信息、航天航空、国防等高技术领域以及汽车、家电等新兴产业。 1.1复合超硬材料的主要产品用途 当前，复合超硬材料的产品主要分为四类：石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片、煤田矿山用聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石高品级拉丝模坯和刀具用聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合片。 （1）石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片 石油天然气聚晶金刚石复合片是由无数微小金刚石颗
中国超硬材料行业发展现状及问题
中国超硬材料行业发展现状及问题 点击：20 日期：2008-11-18 15:09:05 我们金刚石方面也应该有硬件和软件之分，有人认为有了设备就会有优质粗颗粒金刚石，这是一种片面性的观念，是错误的。应该这么说：金刚石压机大型化与控制系统的精细化属于硬件部分；而组装设计、合成工艺及包括后部提纯、分选、鉴定、分类及标准等就是软件部分。这两者必须紧密结合起来，我们才能获得制品合用的真正优质产品。——方啸虎一个国家超硬材料应用的状态，体现了这个国家现代化工业的发展水平。中国改革开放三十年以来，由于工业化、现代化的建设不断获得进步，国民经济总量已成为全球第二的大国。当然人均GDP我国还是相当落后的，一般只有发达国家的10%左右，所以说中国的发展道路还很长！作为超硬材料行业，中国不仅是超硬材料生产大国，而且是超硬材料应用大国，这一趋势将会持续下去，超硬材料的发展也将会持续下去。 下面我们就超硬材料相关问题予以讨论。 1、基本情况 在这里希望行业首先要树立一个新的概念，即硬件与软件的概念，金刚石行业也应该有硬件和软件的关系问题。众所周知，计算机行业从来就是把硬件和软件这两部分作为两大问题分别展开工作的，所以其进步很快。我们金刚石行业也应该有硬件和软件之分。有人认为有了设备就会有优质粗颗粒金刚石，这是一种片面性的观念，是错误的。应该这么说：金刚石压机大型化与控制系统的精细化属于硬件部分；而组装设计、合成工艺及包括后部提纯、分选、鉴定、分类及标准等就是软件部分。这两者必须紧密结合起来，我们才能获得制品合用的真正优质产品。有人会说，这个问题我们始终如一地在做，但又应该指出：这个问题绝不是没有依据，因为行业里有少数工作者就是这样在强调这种片面性，所以必须这么提出，让同仁重视。同时，优质产品不见得都是强度越高越好，透明度越高越好，而应该是产品越适宜于应用越好。有了这个基本原则，我们就有了谈下面问题的基础。 1.1设备 1.1.1压机总量估计及趋势 目前国内的主要机型已经转为≥Φ500mm缸径的压机。当然有一部分Φ（400-800）mm 缸径压机转为生产聚晶、复合片及其它超硬材料产品，但已经失去其主力设备的功能和能力了。我国的主力机型压机总台数应该有4000-4500台，甚至更多。其分布以河南为主，其几个大型企业就已达3500台以上，其次有北京（含河北）、湖南、安徽、山东、江苏、浙江等。山东、安徽两省都有200台左右的规模企业。北京有数个企业都是数十台，有的企业下一步计划将更大。不为人知的浙江某地采用Φ600mm缸径（因为单缸设计压力大，相当一般说的Φ650mm缸径）的压机已经有30余台，第一期计划在50~100台。还应特别提到的，行业又有一专业厂上市，压机将会大幅增加，无疑将会成为行业产生新的竞争者。其它最少应达200~300台。 1.1.2进一步大型化与单缸高压力化 在我们讲≥Φ500mm缸径压机为我国压机主力设备的同时，可以指出在2008~2009年期间真正在生产的Φ500mm缸径的压机已经几乎没有了。而多数都是以Φ600~650mm缸径为发展方向，从目前情况看Φ600~650mm缸径压机将会越来越显示出它的优势。目前国内最大的压机是Φ700~750mm缸径压机。另外无工作缸的大型压机也会进一步完善后进入发展阶段，其工作缸径将会达1000~1500mm。尽管这两类型压机目前技术还不完全稳定，但有的企业已经开始稳定，这种发展趋势是不会逆转的。 在这里还要强调的是，单缸压力由100MPa提至120~125MPa也是可能的。据调研，已经有数百台在正常运行，它的投入产出比将会更加合理。这里关键是要解决一个理念问题，我们应该用全新的理论和经验来指导现在高速发展的现实。
金刚石烧结制品重点
简答题： 1.什么叫做比表面？比表面与颗粒的哪些性质有关？ 2.论述影响松装密度、流动性和压制性的因素及之间的关系. 3..叙述压坯密度与压制压力之间的变化规律. 4.叙述再结晶与晶粒长大的动力学过程. 5.为什么金属结合剂的金刚石制品常常采用热压烧结？ 6.叙述液相烧结过程. 7.简述结合剂的组成性能与加工材质和加工方式的关系. 8.叙述金属结合剂的对金刚石烧结制品使用性能的影响。 9.需制造某种磨具5片，已知磨具的单片质量为530克，所选用的结合剂成分配比(质量分数%)为Cu78Sn12Ag7Zn3,外加石墨1%。求各种粉末的用量。(设投料系数为1.05) 10．如何判断混合结合剂后，其是否混合均匀？ 11.结合剂贮存应注意什么？ 12.磨具产品的测试主要有哪些容？ 13.简要列出配方设计的试验工作的一般程序。 14.已知非金刚石层体积和金刚石层体积分别为：Vi=13.56cm3，V=12.35cm3。采用冷压成型工艺，结合剂成型密度的γ=7.5g/cm3 ，金刚石浓度为100％。求金刚石用量和结合剂用量（包括非金刚石层的结合剂用量）。 15.叙述热压法工艺特点为。
16.冷压烧结过程中500℃的保温阶段坯体主要发生什么变化？为什么此阶段十分重要？ 17.冷压烧结时，冷却阶段对最终产品的性能有什么影响？ 18.如果金刚石磨具出现废品时，通过镜下观察发现其组织结构不均匀，在实际生产中，我们应从哪几个方面分析其产生的原因。 19.叙述金刚石在切割过程中磨损情况。 20.根据切割工件材料特点对选择金刚石和结合剂有什么要求。 21.对于长为40mm,高为5mm,厚为4mm的节块，计算1000个节块金刚石用量、金刚石层结合剂用量、过渡层料的用量。假设成型密度为8.89g/cm3，金刚石的浓度按50％计算。 22.选择焊料一般要满足什么样的要求。 23.写出一般金刚石锯片制造工艺流程 24.叙述锯片开刃过程。 25.在制造金刚石钻头时，调整胎体硬度的方法主要有哪些？ 26.为什么说钻头胎体的硬度选择在使用过程中起着重要的作用。 27、壁薄工程钻头对胎体材料有什么特殊要求。 28、叙述比表面积对金属粉末性质的影响。 30、在粉末受压制时，粉末在压力下主要发生哪些变形，各有什么特点，其对压制时的密度产生什么样的影响。 31、压制后坯体的密度会产生不均匀的现象的原因是什么，如何减少坯体其密度不均匀性。 32、在压制工艺过程中，一般都设定一段保压时间，为什么？
超硬材料及制品的基本知识
超硬材料及制品基本知识 一、超硬材料概念:对于超硬材料的含义至今没有一 个公认为满意的解释。1981年国际硬物质科学会议认为,硬度大于1000HV的物质均可称为硬物质，这就自然包括了金刚石和立方碳化硼。后来对这个定义进行了补充,认为能加工诸如硬质合金(硬度1600—1８00ＨV)、刚玉（—２00０ＨV）、碳化硅(—22００HV）等这一类物质的材料称为超硬材料。目前由于金刚石和立方氮化硼等材料有其极高的硬度，所以统称为超硬材,具有硬度高、耐磨和热传导性能好、热膨胀系数低等优异性能。 二、超硬材料的分类:分为单晶超硬材料和聚晶超硬 材料(也称为“复合超硬材料”）及3．金刚石薄膜三类。 单晶超硬材料和聚晶超硬材料的主要区别为:单晶金刚石/立方氮化硼材料的特点为硬度更高、耐热性更好,但尺寸较小，多用于制造锯片等切割工具;聚晶金刚石/立方氮化硼是指以金刚石和立方氮化硼微粉等单晶超硬材料为主要原料,添加金属或非金属粘结剂通过超高压高温烧结工艺制成的聚晶复合材料。它的特点是硬度、耐热性略逊于单晶材料,但是由于聚晶超硬材料是内部结构紧密的金刚石致密体,可以增加工具的切割面积，同时克服了单晶超硬材料由于粘结面积小造成的轻易从锯片表面脱落的弊端,具有更高的耐磨性。 金刚石薄膜是用化学气相沉积(CVＤ）法或其它方法在非金刚石衬底上制备出的超硬薄
膜。它不仅可用于制作各种金刚石刀具,还可作为功能材料用于制作声传感器、扬声器振动膜、红外窗口、Ｘ光检测窗口等，应用领域十分广泛。国际上从七十年代初开始进行金刚石薄膜的试制并迅速掀起金刚石薄膜研究开发热潮。我国从八十年代中期开始此项研究，并已列入国家“863计划”，现已能制备出8０ｍm、厚2mm的金刚石薄膜，并在应用研究方面取得了不少成果,但目前总体上仍处于研制阶段,尚未达到工业化应用阶段。有人预计,金刚石薄膜将是２１世纪金刚石工业的主要材料，各国科学家都在为使金刚石薄膜产业化而不懈努力。 三、金刚石按用途分为两类:质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，质差粒细用于工业的称工业用金刚石。 宝石级金刚石,又称钻石，光泽灿烂,晶莹剔透,被誉为“宝石之王”,价值昂贵，是世界公认的第一货品，其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。达不到宝石级的金刚石(工业用金刚石）,以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交 ?总的来说，复合超硬材料相对于传统合金材料具有强大的替代性,市场潜力更大,广泛应用于机械、冶金、地质、石油、煤炭、石材、建筑等传统领域,电子信息、航天航空、国防等高技术领域以及汽车、家电等新兴产业。 1．1复合超硬材料的主要产品用途?当前,复合超硬材料的产品主要分为四类:石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片、煤田矿山用聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石高品级拉丝模坯和刀具用聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合片。 (1）石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片 石油天然气聚晶金刚石复合片是由无数微小金刚石颗粒和粘结剂混合组成的切削层和硬质合金衬底层在高温高压下烧结合成的，具有很高强度、硬度、耐磨性、抗冲击
烧结原理
烧结原理 所谓烧结就是将粉末压坯加热到一定温度（烧结温度）并保持一定的时间（保温时间），然后冷却下来，从而得到所需性能的材料，这种热处理工艺叫做烧结。 烧结使多孔的粉末压坯变为具有一定组织和性能的制品，尽管制品性能与烧结前的许多工艺因素有关，但是在许多情况下，烧结工艺对最终制品组织和性能有着重大的甚至是决定性的影响。 硬质合金的烧结过程是比较复杂的，但是这些基本知识又是必须掌握的。 4.1 烧结过程的分类 烧结过程的分类方法很多，按烧结制品组元的多少可以分为单元系烧结和多元系烧结，如钨、钼条烧结属于单元系烧结，硬质合金绕结则属于多元系烧结。 按烧结时组元中相的状态分为固相烧结和液相烧结，如钨钼的烧结过程中不出现液相，属于固相烧结，硬质合金制品在烧结过程中会出现液相，属于液相烧结。按工艺特征来分，可分为氢气烧结、真空烧结、活化烧结、热等静压烧结等。许多烧结方法都能用于硬质合金的烧结。此外，还可以依烧结材料的名称来分，如硬质合金烧结，钼顶头烧结。 从学习烧结过程的实质来说，将烧结过程分为固相烧结和液相烧结两大类是比较合理的，但在生产中多按烧结工艺特点来进行分类。 4.2 烧结过程的基本变化 硬质合金压坯经过烧结后，最容易观察到的变化是压块体积收缩变小，强度急剧增大，压块孔隙度一般为50%，而烧结后制品已接近理论密度，其孔隙一般应小于0.2%，压块强度的变化就更大了，烧结前压坯强度低到无法用一般方法来测定，压坯只承受生产过程中转移时所必备的强度，而烧结后制品却能达到满足各种苛刻工作条件所需要的强度值,显然制品强度提高的幅度较之密度的提高要大得多。 制品强度及其他物理机械能的突变说明在烧结过程中压块发生了质的变化。在压制过程中，虽然由于外力的作用能增加粉末体的接触面,而颗粒中表面原子和分子还是杂乱无章的，甚至还存在有内应力，颗粒间的联结力是很弱的，但烧结后颗粒表面接触状态发生了质的变化，这是由于粉末接触表面原子﹑分子进行化学反应，以及扩散、流动、晶粒长大等物理化学变化，使颗粒间接触紧密，内应力消除，制品形成了一个强的整体，从而使其性能大大提高。 4.3 烧结过程的基本阶段 硬质合金烧结过程可以分为四个基本阶段： １．脱除成形剂及预烧阶段，在这个阶段烧结体发生如下变化： 1）成型剂的脱除，烧结初期随着温度的升高，成型剂逐渐分解或汽化，排除出烧结体，与此同时，成型剂
烧结金属材料规格
JIS 烧结金属材料——规格 JIS Z 2550：2000 平成12年（2000）3月20日修正 日本工业标准调查会审议 （日本标准协会发行）
Z 2550:2000 前言 本标准是以工业标准化法为基础，经过日本工业标准调查会审查，由通商产业大臣修改的日本工业标准。根据本标准，对JIS Z 2550：1989（机械构造部件用烧结材料）修改置换。 JIS Z 2550附属书如下所示。 附属书（规定）机械构造部件用烧结材料 主管大臣：通商产业大臣制订：昭和58（1983）.11.1 修改：平成12（2000）.3.20 公示：平成12（2000）.3.21 拟订原案合作者：日本粉末冶金工业协会 审议部会：日本工业标准调查会非铁金属部会（部会长神尾彰彦） 如对此标准有意见或者疑问，请联系工业技术院标准部标准业务科产业基盘标准化推进室（100-8921东京都千代田区霞关1条3-1） 并且，日本工业标准根据工业标准化法第15条规定，以5年为最大期限，必须在此期限内附日本工业标准调查会审议，并及时确认、修改或废止。
日本工业标准 烧结金属材料——规格 Sintered metal materials—Specification 序本标准是以1996年第一版发行的ISO 5755，Sintered metal materials—Specification为基础，制订的日本工业标准，但日本工业标准与ISO标准值的规定项目不一样，不可能直接对比统一。这次修改，在附属书中对采用ISO的材料的日本工业标准材料进行了规定，使两者可以并用。不过，因ISO开始了原国际标准的修改工作，需要注意ISO材料记号的使用。此外，本标准中有侧线或者点线的部分，为附属书材料特性试验的相关部分，是国际标准中没有的事项。 1. 适用范围此标准规定了轴承与机械部件使用的烧结金属材料的化学成分、机械特性 及物理特性。 备注1 选择粉末冶金材料时，材料的特性不单是化学成分及密度，还要考虑到制造方 法。已经适用于制品、用途的材料特性，锻造品和铸造品或许不同。因此，在确认特性 时，最好与生产者联系。 2.此标准对应的国际标准如下所示 ISO 5755，Sintered metal materials—Specification 2. 引用标准以下的标准因被本标准引用，构成了本标准规定的一部分。这些引用标准， 适用其最新版本。 JIS Z 2202 金属材料冲击试验片 JIS Z 2241 金属材料拉伸试验方法 备注ISO 6892，Metallic materials—Tensile testing at ambient temperature与本标准 同等。 JIS Z 2242 金属材料冲击试验方法 JIS Z 2244 维氏硬度试验—试验方法 JIS Z 2245 洛氏硬度试验—试验方法 备注ISO-4498-1，Sintered metal materials(excluding hardmetal)—Determination of apparent hardness—Part1：虽然限定了烧结材料的规格，但试验方法同等。 JIS Z 2501 烧结金属材料密度、含油率及开放气孔率试验方法 备注ISO 2738，Permeable sintered metal materials—Determination of density,oil content and open porosity与此标准一致。 JIS Z 2507 烧结轴承—径向压碎强度试验方法 备注ISO 2739，Sintered metal bushes—Determination of radial crushing strength与 此标准一致。 3. 选取样本选取样本遵循相关的日本工业标准。 4. 试验方法为了评价附表1到附表9及附属书的指示特性，适用以下的试验方法。4.1 化学成分成分分析尽量按日本工业标准规定的方法进行。没有合适的标准时，根据 和受试者的协议进行试验。 4.2 开放气孔率开放气孔率遵从JIS Z 2501进行试验。 4.3 含油率含油率遵从JIS Z 2501进行试验。 4.4 拉伸强度拉伸强度使用附图1.所示试验片，遵从JIS Z 2241进行试验。 4.5 外观硬度外观硬度遵从JIS Z 2244或JIS Z 2202进行试验。
超硬材料制品行业的市场供求状况及变动原因
超硬材料制品行业的市场供求状况及变动原因 我国超硬材料制品行业发展前景十分看好，经中国行业咨询网（https://www.360docs.net/doc/095074340.html,)调查统计预测，我国超硬材料制品总产值规模在200-300亿元，未来5 年的总体年增长率在15%左右。此外，中国机床工具工业协会超硬材料分会秘书长李志宏在《借宏观经济向好东风超硬材料行业超常规发展——2010 年超硬材料行业经济运行情况简析》指出：“超硬材料作为为国民经济各领域提供高效高精、节能环保材料与工具的新兴行业、总经济规模虽然只有400 多亿元，但却支撑着各工业领域、特别是高新技术领域的健康发展”。根据行业经验，超硬材料的产值规模不超过100亿元，亦可印证上述超硬材料制品产值规模不低于300 亿元的说法。 一、建筑陶瓷加工市场需求 建筑陶瓷，主要用于建筑物饰面与建筑构件，是世界上应用最广泛的建筑材料之一。其最基本的功能是用于铺贴地面和墙面，以起到清洁、防水、美化等作用。由于建筑陶瓷是一种通过1,100-1,250℃高温烧结而成的无机非金属材料制品，具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损及抗热冲击等特点，属于硬脆材料的一种，其莫氏硬度达到6-8级，部分甚至达到9级，因此，几乎不能采用普通的加工方法进行加工。在上世纪80年代末以前，由于加工装备、加工工具和加工技术的限制，我国只能生产低端的建筑陶瓷产品，建筑陶瓷的消费只能处于基本的功能应用阶段，产品附加值低。 1987年，我国从意大利引进第一条抛光砖生产线，成为我国建筑陶瓷发展的新起点。进入20世纪90年代后，以抛光砖为代表的中高档建筑陶瓷产品在我国得以迅速发展，抛光砖加工所需的超硬材料制品需求也迅速增长。进入21世纪后，随着社会经济的不断发展和人们生活水平的不断提高，人们对建筑装饰的要求越来越高，越来越追求装饰艺术与文化品味的融合，于是抛光砖、仿天然石材纹理的抛釉砖、艺术拼图的马赛克等高附加值产品越来越受到人们的青睐，建筑陶瓷朝着具有天然大理石、花岗岩乃至于各种玉石特质效果的方向发展。 这些建筑陶瓷产品的发展，一方面得益于建筑陶瓷生产装备技术和色釉料等原辅材料制备技术的快速发展和进步，另一方面，金刚石滚刀、金刚石磨边轮、金刚石磨块、金刚石抛釉块、金刚石锯片等精细化深加工的超硬材料制品也起到了不可替代的作用，从而使得每平方米建筑陶瓷产品附加值从原来的十几元提高到几十元乃至几百元。建筑陶瓷加工用超硬材料制品主要用于生产过程中的切割、磨削和抛光加工工序，切割主要是对产品进行锯切加工以达到不同的形状和规格要求，磨削、抛光加工则是对产品的精细化深加工，在消除其烧结过程中形成的凹凸不平、尺寸不一等缺陷的基础上，使产品表面达到设计的艺术效果。
金刚石烧结制品重点
金刚石烧结制品重点公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
简答题： 1.什么叫做比表面比表面与颗粒的哪些性质有关 2.论述影响松装密度、流动性和压制性的因素及之间的关系. 3..叙述压坯密度与压制压力之间的变化规律. 4.叙述再结晶与晶粒长大的动力学过程. 5.为什么金属结合剂的金刚石制品常常采用热压烧结 6.叙述液相烧结过程. 7.简述结合剂的组成性能与加工材质和加工方式的关系. 8.叙述金属结合剂的对金刚石烧结制品使用性能的影响。 9.需制造某种磨具5片，已知磨具的单片质量为530克，所选用的结合剂成分配比(质量分数%)为Cu78Sn12Ag7Zn3,外加石墨1%。求各种粉末的用量。(设投料系数为 10．如何判断混合结合剂后，其是否混合均匀 11.结合剂贮存应注意什么 12.磨具产品的测试主要有哪些内容 13.简要列出配方设计的试验工作的一般程序。 14.已知非金刚石层体积和金刚石层体积分别为：Vi=13.56cm3， V=12.35cm3。采用冷压成型工艺，结合剂成型密度的γ=7.5g/cm3 ，金刚石浓度为100％。求金刚石用量和结合剂用量（包括非金刚石层的结合剂用量）。 15.叙述热压法工艺特点为。
16.冷压烧结过程中500℃的保温阶段坯体内主要发生什么变化为什么此阶段十分重要 17.冷压烧结时，冷却阶段对最终产品的性能有什么影响 18.如果金刚石磨具出现废品时，通过镜下观察发现其组织结构不均匀，在实际生产中，我们应从哪几个方面分析其产生的原因。 19.叙述金刚石在切割过程中磨损情况。 20.根据切割工件材料特点对选择金刚石和结合剂有什么要求。 21.对于长为40mm,高为5mm,厚为4mm的节块，计算1000个节块金刚石用量、金刚石层结合剂用量、过渡层料的用量。假设成型密度为 8.89g/cm3，金刚石的浓度按50％计算。 22.选择焊料一般要满足什么样的要求。 23.写出一般金刚石锯片制造工艺流程 24.叙述锯片开刃过程。 25.在制造金刚石钻头时，调整胎体硬度的方法主要有哪些 26.为什么说钻头胎体的硬度选择在使用过程中起着重要的作用。 27、壁薄工程钻头对胎体材料有什么特殊要求。 28、叙述比表面积对金属粉末性质的影响。 30、在粉末受压制时，粉末在压力下主要发生哪些变形，各有什么特点，其对压制时的密度产生什么样的影响。 31、压制后坯体的密度会产生不均匀的现象的原因是什么，如何减少坯体其密度不均匀性。 32、在压制工艺过程中，一般都设定一段保压时间，为什么
超硬材料烧结制品简答
1. 酸不溶物测定粉末化学成分的原理是什么？对青铜测定时有什么 特殊性？ 答：（1）原理：金属粉末中 , ，碳化硅，硅酸盐、粘土等杂质均不溶于酸，为此，可将粉末试样用某种无机酸（铜用 ，铁用HCl）溶解，滤出沉淀物于900--1000℃下煅烧至恒重，即可计算出粉末中酸不溶物杂质相对含量。 （2）对青铜粉末测定时，由于 不溶于硝酸，应该扣除该部分含量。在硝酸不溶物中加入NH4I于坩埚中加热到425--475℃，煅烧15min，碘挥发， 被还原为能溶于硝酸的 ，加2--3ml硝酸使其完全溶解，此时残留物与粉末的质量之比的百分数即为酸的不溶物含量。 2. 金属粉末性能测定中利用的沉降天平测粒度分布，其原理是什 么？ 3. 答：在静态的流体介质中，不同粒度的颗粒，其自由沉降的速率不 同，粗颗粒沉降快，细颗粒沉降慢。如果让粒度不等的颗粒从同一起点高度同时沉降，经过一定距离或时间后，即能将粉末按粒度的差别分开。用沉降天平测总重量随沉降时间的变化，得到总重量与沉降时间的实际沉降曲线。在该曲线上取若干个点，分别作曲线的切线，量出切线的纵截距值，再由各点对应的沉降时间按沉降公式计算粒径，最后，计算所取若干粒级内粉末的百分含量，就可作成粒度分布曲线。 3. 松装对粉末的压制性和烧结性影响。 答：对压制性的影响：粉末的压制性包括压缩性和成型性。颗粒形状越规则，结构越细致，粒度越粗，则松装密度越高，压缩性越好。一般来说，压缩性好的粉末，其成型性往往较差。 对烧结性影响：烧结过程是粉末体由高能位转变的过程，粉末颗粒越细，形状和结构越复杂，则松装密度越低，有利于扩散和合金均匀，如果粉末粒度形状简单，表面平滑，松装密度高，烧结性差。
一烧结基本原理
一烧结基本原理集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
一、烧结 （1）、烧结基本原理 烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一。烧结对最终产品的性能起着决定性作用，因为由烧结造成的废品是无法通过以后的工序挽救的；相反，烧结前的工序中的某些缺陷，在一定的范围内可以通过烧结工艺的调整， 例如适当改变温度，调节升降温时间与速度等而加以纠正。 烧结是粉末或粉末压坯，加热到低于其中基本成分的熔点温度，然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结，烧结体的强度增加。在烧结过程中发生一系列物理和化学的变化，把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体，从而获得具有所需物理，机械性能的制品或材料。烧结时，除了粉末颗粒联结外，还可能发生致密化，合金化，热处理，联接等作用。人们一般还把金属粉末烧结过程分类为：1、单相粉末（纯金属、古熔体或金属化合物）烧结；2、多相粉末（金属—金属或金属—非金属）固相烧结；3、多相粉末液相烧结；4、熔浸。 通常在目前PORITE微小轴承所接触的和需要了解的为前三类烧结。通常在烧结过程中粉末颗粒常发生有以下几个阶段的变化：1、颗粒间开始联结；2、颗粒间粘结颈长大；3、孔隙通道的封闭；4、孔隙球化；5、孔隙收缩；6、孔隙粗化。 上述烧结过程中的种种变化都与物质的运动和迁移密切相关。理论上机理为：1、蒸发凝聚；2、体积扩散；3、表面扩散；4、晶间扩散；5、粘性流动；6、塑性流动。
（2）、烧结工艺 2-1、烧结的过程 粉末冶金的烧结过程大致可以分成四个温度阶段： 1、低温预烧阶段，在此阶段主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥发，压坯内成形剂的分解和排除等。在PORITE微小铜、铁系轴承中，用R、B、O（Rapid Burning Off）来代替低温预烧阶段，且铜、铁系产品经过R、B、O后会氧化，但在本体中可以被还原，同时还可以促进烧结。 2、中温升温烧结阶段，在此阶段开始出现再结晶，首先在颗粒内，变形的晶粒得以恢复，改组为新晶粒，同时颗粒表面氧化物被完全还原，颗粒界面形成烧结颈。 3、高温保温完成烧结阶段，此阶段是烧结得主要过程，如扩散和流动充分地进行和接近完成，形成大量闭孔，并继续缩小，使得孔隙尺寸和孔隙总数均有减少，烧结体密度明显增加
烧结金属材料硬度规范
烧结金属材料硬度规范 由于烧结金属材料硬度的检测和其他金属件有所不同。为了使图纸与工厂及生产厂商的实物检指能够保持一致，须统一标准与规范，经过统计多家供应商的烧结金属零件检指数据加以汇总分析，并参照一系列的国家标准，特编制烧结金属材料硬度的设计检测标准规范。 硬度硬度是烧结金属结构材料（零件）中最常使用的一个性能指标。按烧结金属结构材料（零件）的材质不同，常用的硬度测试方法有布氏硬度HB；洛氏硬度HRA、HRB、HRC；维氏硬度HV及肖氏硬度HS。它们的压头材料、压头大小、压头形状以及采用的压力各不相同。根据试样上压头所留下的压痕尺寸大小，可算出其相应的硬度值。 烧结金属结构材料通常存在孔隙。如果硬度计的压头正好压在它的孔隙处，就不能反映出其基体的真实硬度。多孔性材料的硬度值的离散性比相应的锻轧材料大。烧结金属零件的多孔性决定了其检测方法最好采用维氏硬度计，其值相对稳定而准确。烧结金属件中，含油（滑动）轴承仍用布氏硬度来表示其表观硬度。 经分析生产厂商送检的各类烧结金属零件检指数据，并参照相关国家标准规定： GB/T 9097.1-2002烧结金属材料（不包括硬质合金）表观硬度的测定第一部分：截面硬度基本均匀的材料 GB/T 4340.1-1999 金属维氏硬度试验第1部分试验方法 GB/T 231.1-2002 金属布氏硬度试验第1部分试验方法 对于烧结金属零件（含油轴承除外），在图纸上技术要求中硬度统一使用维氏硬度来标志，同样测试也使用维氏硬度标准。具体的测试统一按GB/T 4340.1-1999中3.3推荐的维氏硬度试验力表3-2，小负荷维氏硬度试验的HV0.3来标注和检测。 密度烧结金属材料制取零件时，材料具有孔隙，零件的密度是可变的。其不仅影响零件的力学性能和精度,同时影响压坯的成品率和生产效率,所以压坯密度设计是烧结金属的零件设计和制造的主要依据之一。在烧结金属零件生产中,一般说来,材料的密度愈高 ,材料的物理—力学性能愈高。烧结金属零件的密度是单位体积的质量，其体积也包含材料中孔隙的体积。 含油率含油率高低是含油轴承性能的重要指标，并与开孔率有关。测试参照国家标准： GB/T 5163-2006 烧结金属材料（不包括硬质合金）可渗性烧结金属材料密度、含油率和开孔率的测定来进行 烧结金属零件在图纸技术要求中必须要有硬度和密度二项指标，齿轮类还须增加材料抗拉及冲击强度极限值的技术要求。具体参照国家标准： GB/T 10423-2002 烧结金属摩擦材料抗拉强度的测定。 一．烧结金属材料-结构件 硬度与密度的分类：统一使用维氏硬度HV0.3，同时以零件在整机中的使用状态分为以下五大类。
超硬材料的性能与应用
超硬材料的性能与应用 摘要：本文在超硬材料的基础上讨论了其良好性能及在工业上的应用，同时提出超硬材料在其领域内所应该开发的新应用。重点分析了超硬材料在应用过程中所表现出其他材料所不能替代的性能。本文通过查阅相关文献阐述了超硬材料综述了超硬料的结构及其性能特点,为今后超硬材料在工业上的进一步发展有提供前景。关键字：超硬材料、金刚石、立方碳化硼、性能、应用等 一、超硬材料的简介所谓的超硬材料则是指硬度可与金刚石相比拟的材料。目前使用的超硬材料主要是立方氮化硼与金刚石，但是还是许多超硬材料正在研发中，如碳化硼，富硼氧化物等。金刚石包括天然金刚石和人造金刚石，天然金刚石是目前世界上最硬的工业材料，它具有硬度高、耐磨损、热稳定性能好等特性，而且抗压强度高、散热速率快、传声速率快、电流阻抗、防蚀能力、透光、低热胀率等物理性能，是工业材料中不可替代的材料；人造金刚石是加工业最硬的磨料，电子工业最有效的散热材料，半导体最好的晶片，通讯元器件最高频的滤波器，音响最传真的振动膜，机件最稳定的抗蚀层等等，已经被广泛应用于冶金、石油钻探、建筑工程、机械加工、仪器仪表、电子工业、航空航天以及现代尖端科学领域。 立方氮化硼CBN是硬度仅次于金刚石的材料，但是目前并未发现天然立方氮化硼的存在，工业和日常生活中使用的都是人造的。它具有与金刚石的许多特性相比拟的特点，同时也具有更高的热稳定性和对铁族金属及其合金的化学惰性。它作为工程材料，已经广泛应用于黑色金属及其合金材料加工工业。同时，它又具有优异的热学、电学、光学和声学等性能，在一系列高科技领域得到应用，成为一种具有发展前景的功能材料。 二、超硬材料的性能A）结构组成：金刚石是碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。氮化硼是立方结构。 B）力学性能：金刚石是目前地球上最硬的物质，莫氏硬度为10。新摩氏硬度15，显微硬度10000kg/mm2，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向性，八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度，菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。较脆，在不大的冲动力下会沿晶形解理面裂开质纯、结晶完好的为3520 kg/m3，一般为3470~3560 kg/m3。具有平行八面体的中等或完全解理，平行十二面体的不完全解理。呈贝壳状或参差状。金刚石具有极大的弹性模量，是自然界最高的磨削材料，弹性模量达90000kg/mm。摩擦系数小，有极高的抗磨能力，因此在金刚石选矿中利用这一特性，采用球磨机、锥形磨矿机来分离金刚石。但金刚石极脆，不能承受正向的外力撞击。硬度高、耐磨性好。 立方氮化硼烧结体的硬度一般在3500~4000Hv，陶瓷；2400 Hv，硬质合金1800 Hv左右。高硬度带来了相当好的耐磨性，一般讲，立方氮化硼的耐磨性是涂层合金的30倍，是无涂层硬质合金的50倍，是陶瓷刀片的15~20倍。C）热学性能：熔点：金刚石熔点达4000℃，在空气中燃烧温度为850~1000℃，在纯氧中720~800℃燃烧，金刚石发出浅蓝色火焰，并转化成二氧化碳。热导率一般为138.16W/(m?K)。但Ⅱa型金刚石的热导率特别高，在液氮温度下为铜的25倍，并随温度的升高而急剧下降。低温时热膨胀系数极小，随温度的升高，热膨胀系数迅速增大。 立方氮化硼在1370o以上才开始由立方晶体向六方晶体转化；在1000oC的高温下切削，其表面不会产生氧化，高温下硬度降低程度也比硬质合金和陶瓷刀片小的多，这就为高速切削创造了条件。导热系数为79.54w/m,k，仅次于金刚石，随温度提高，导热系数逐渐增大，有利于散热。D）磁电性能：金刚石为无磁性重部分矿物(p>2.9)因此在选矿中不能采用电