超硬材料烧结制品简答

超硬材料烧结制品简答
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。

4. 氢损法测定金属粉末的含氧量的原理。该方法适用于怎样的金

属?为什么说它测定的一般不是全部的氧含量?

答:原理:氢损法是将5g有润滑剂的金属粉末试样放在刚玉舟皿内在纯氢气流中煅烧一段时间,煅烧时,粉末中的洋河请结合生成水汽排出使得粉末总重减少,减少值占粉末试样重量的百分数即为氢损值。

适用:(1)粉末金属氧化物中氧能被还原的金属(2)高熔点的金属(不易挥发的金属)氢损值只是近似反映粉末中的氧含量,因为在煅烧过程中,粉末中SiO2,Al2O3,MgO,CaO等含氧杂质不能被还原,而一些非氧杂质C,S等却能与氢生成挥发性化合物排出,同时,粉末表面吸附的气体杂质和粉末中低共熔点金属Zn,Cd,Pb等也挥发排出,因此给准确测量氧含量带来了困难。

5、金属粉末中常见的杂质类型?如何减少这些杂质?

答:(1)与主金属结合形成固溶体或化合物的金属或非金属元素

(2)原材料和粉末生产过程中带进的机械夹杂

(3)粉末颗粒表面的杂质

(4)制粉工艺带来的杂质

减少杂质的方法:(1)通过避免或控制P、T等参数实现(2)改进加工设备(3)对粉末做真空保护(4)提升制作工艺水平。

6、影响粉末松装密度的因素?

答:松装密度取决于粉末材料的密度、颗粒的形状、表面状态、颗粒的孔隙、粉末粒度及粒度组成。

7、粉末流动性的影响因素?

1、粉末颗粒形状,颗粒越复杂流动性越差

2、粉末粒度及组成,粒度越细其流动性越差,细粉末占得比例越大,流动性越差

3、颗粒表面杂质,表面氧化吸附杂质以及添加润湿剂等会降低流动性

4、松装密度,松装密度大,流动性好

5、材料粉末密度,材料粉末密度高、流动性好

8、金刚石钻头的胎体硬度的调整方法?

1、胎体硬度的调整方法主要有:1、改变胎体骨架的成型密度,密

度大,硬度高,反之低;2、改变胎体的骨架的成分,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,除此之外,三种方法综合运用也可以获得不同胎体的硬度。

9.金刚石地质表锒钻头的金刚石分布遵守的原则。

(1)金刚石均匀分布满胎体表面,刻取岩石表面重叠,不能有空隙(2)便于冲洗液排除岩粉不冲坏

(3)充分冷却金刚石

10.液相烧结组织结构与润湿性有什么关系?

液相烧结在烧结温度下结合剂熔融成为液相,若液相润湿性好,则胚体组织均匀,致密度高,稳定性好。润湿角等于零完全润湿,液体均匀分布在颗粒周围组织致密均匀,几乎无水隙。润湿角在零到九十度之间润湿结合剂也能填充在颗粒孔隙处,有一定的孔隙,但孔隙率很小,组织较均匀,润湿角大于九十度不润湿,结合剂只是很少量分布在颗粒的孔隙处,组织不均匀,孔隙率大。

11.金刚石焊接锯片的结块结构有哪些,有何优点?

答:1.通用型节块(截面形状呈矩形)优点:制造方便快捷,使用寿命长,适用于一般大理石和软花岗岩加工)

2.夹心节块 优点:切割效率较高,稳定性好,切片厚薄均匀,基体也不易变形,保证了复焊次数)

3.台阶形结块 优点:切割效率较高,功耗小,锯片不易变形,保证了石材的加工厚度和平直厚度。

12.高频焊接钎料的选择原则是什么?

1. 焊料的熔化温度低于节块的热压烧结温度,一般低100~200度左

右。

2. 焊料对节块和钢基体的可焊接性较好

3. 焊料熔融后流动性要好,表面张力要小

4. 经济性好,货源充足

5. 符合环保要求

13、分析影响压制过程的因素

答:原材料的影响:(1)粉末颗粒的材质

(2)粉末颗粒的形状

(3)粉末的粒度及粒度组成

(4)润滑剂和成型机

压制成型条件的影响:(1)压制方式

(2)加压速度(3)保压时间(4)成型磨具的性能(5)压机性能14、圆柱形压坯单双向成型时内部各区域密度情况及原因

答:(1)单向压制时:在单向压制的压坯中,各层的平均密度沿高度方向从上至下降低,最底层密度最低,在横截面上,上层的密度中间小边缘远大,下层的密度分布则相反。作用在粉末各处的压制压力是不一致的,在压头附近,坯体密度最大,随着离压头距离的增加,密度逐渐减小,特别是在模壁处。

(2)双向压制时:密度分布上下对称,接近压头层的密度高,坯体中间部分的密度最低。在压坯中存在几乎不移动的“中立层”,是压坯密度最小的部分。单向压制时中立层在最底部,双向压制时中立层在中间部位,中立层的位置可以反映压坯密度分布的均匀程度。

15.试分析金刚石青铜磨具中锡含量对磨具力学性能及磨削性能的影响?

答:当含锡量小于6%时,锡青铜塑性很大,且随着含锡亮的增加,塑性和强度都增大。当含锡量大于6%时,由于合金中出现硬脆的相,塑性急剧下降,硬度提高,此时强度继续提高,当含锡量大于20%后,合金组织中有大量的δ相,使得合金变得很脆,强度由最高峰值急剧下降。锡含量在10%-25%间的锡青铜,

不仅强度、硬度高,而且有较高的脆性,磨削性能较好,适合做磨具结合剂。

16.金属粉末成型密度与压力之间关系的变化规律

答:粉末成型料在压力作用下,随着颗粒的位移和变形,压坯密度出现有规律的变化,大致分为三个阶段:

第一阶段(滑移阶段),压坯密度随着压力而迅速增加,这是因为粉末的拱桥现象在不大的压力作用下迅速消除,粉末颗粒位移距离较大,使孔隙急剧减小。

第二阶段(保持阶段),压坯密度增加缓慢或几乎保持不变,这是由于大量的孔隙已在第一阶段消除,压坯密度已经达到一定值,继续增大压力的结果是使颗粒发生弹性变形,粉末颗粒的位移小。

第三阶段(变形阶段),当压力继续增加超过某一定值后,随着压力的增加,压坯密度又继续增加,粉末颗粒在此压力下产生塑性变形或脆性

断裂。颗粒塑性变形的方向指向压坯的孔隙,因此材料填入孔隙,导致压坯密度增大。

18金属粉末压坯成型密度随成型压力的变化规律

①第一阶段:滑移阶段,压坯密度随压力的增大而迅速增大。这是因为粉末的拱桥现象,在不大的压力作用下迅速消除,粉末颗粒移动距离较大,使空隙急剧减小。

②第二阶段,保持阶段,压坯谜底增加缓慢或几乎保持不变,这是由于大量空隙已在第一阶段消除,压坯密度已达到一定值,粉末体出现了一定的压缩阻力,继续增大压力的结果是使颗粒发生弹性形变。

③第三阶段,变形阶段,当压力继续增加超过某一定值后,随着压力的增加,压坯密度又继续增加,这是因为压力的增加可能达到粉末材料的屈服极限和强度极限,粉末颗粒产生塑性形变,或脆性断裂,颗粒的脆性断裂,断裂碎块填入空隙,压坯密度也会增大。

19、在磨具成型中为何要加入添加剂?

(1)降低内外摩擦力 (2)降低脱模力 (3)降低磨具磨损(4)防止粉末损失(5)改善压坯的密度、密度分布和压坯强度

20、影响压坯弹性后效的因素?

(1)粉末成型料成分 弹性后效随硬度提高而增加

(2)粉末粒度 不同的金属粉末,粉末粒度对弹性后效的影响程度不一样,电解铜粉在成型压力100~300MPa时,粒度越细,弹性后效越小。但对于还原铁粉,粒度越细,弹性后效越大。

(3)颗粒的表面形状和成型压力 粉末成型的压制压力越大,通常弹性后效值随着增大。

(4)模具的材质和结构 对于相同的压坯来说,组合筒阴模所引起的弹性后效比单层厚壁阴模小,硬质合金阴模比钢模所引起的弹性后效小,阴模刚性差则变形大,弹性后效也大。

21、改善单向成型坯体密度均匀性的措施。

答:降低压坯的高径比 降低模壁的粗糙度 添加润滑剂 改变压制方式22、试推导出粉末成型时的侧压力与正压力的关系P侧=ξP(P侧为侧压力,P为正压力)。

答:对于Y轴方向上

正压力P的作用使其膨胀ΔLy1=γP/E

X轴上侧压力也使其膨胀ΔLy2=γP/E

Y轴方向上的侧压力使其收缩ΔLy3=P侧/P

则在Y轴方向上的膨胀值等于收缩值,即

ΔLy1+ΔLy2=P侧/P

γP/E+γP/E=P侧/P

γP/E=P侧/P*(1-γ)

P侧/P=ξ=γ/(1-γ)

P侧=ξP 

γ:材料的泊松比

E:弹性模量

ξ:测压系数

23. 成型添加剂的功能有哪些?

(1) 减小内外摩擦,减低单位压制压力;

(2) 降低脱模力;

(3) 防止压坯和模套啮合,减少模套磨损;

(4) 防止粉末的装模损失。

24. 金属粉末烧结机构有哪些?他们主要起作用的外界环境。

答:烧结机构:扩散、流动、再结晶和晶粒长大。

主要起作用的外界环境:坯体成型压力、烧结温度、烧结时间。

25. 扩散传质的方式,各有什么特点。

(1) 蒸发与凝聚 特点:可以使烧结颈长大,但并不引起颗粒间的距离收缩;

(2) 表面扩散特点:它只涉及到质点的表面迁移,只能促进孔隙表面光滑和孔隙球化,对孔隙的消失和烧结体的收缩不产生影响;

(3) 体积扩散 特点:空位有烧结颈曲面出发,经由颗粒内部像空位阱扩散,体积扩散可以使闭孔收缩;

(4) 晶界扩散 特点:晶界扩散的结果是烧结颈长大,颗粒互相靠近。

27.单元系固相烧结的三个温度段中各发生的变化

答:单元系固相烧结是指纯金属,有固定化学成分的化合物或均相预合金粉末的烧结,烧结过程中不产生新的物相和凝聚状态的改变,故也称单项烧结。

(1)低温预烧结阶段( 《0.25T熔 )

这一阶段主要发生金属回复,吸附气体和水份挥发,添加剂的分解和排除,金属的回复消除了坯体内的残余应力,使颗粒接触相对减少,体积有所增加,挥发份的排除是坯体产生微小收缩,总体来说,本阶段坯体体积基本上不会发生变化,例外非金属颗粒接触转化为金属颗粒接触,使坯体的导电有所增加。

(2)中温升温烧结阶段(0.44~0.55T熔)

颗粒中变形的晶粒开始重新结晶,改组为新晶粒,颗粒表面氧化物逐渐被还原,颗粒接触面开始形成烧结颈,产生金属联结,坯体强度迅速提高。

(3)高温保温烧结阶段(0.5~0.85T熔)

烧结的主要阶段,烧结颈继续长大,晶粒也开始长大,连通孔隙逐渐闭合,坯体收缩明显,坯体密度强度硬度和延展性都有所增加。28.液相烧结的溶解与再结晶机构对烧结坯体合金组织的影响

答:烧结体内的小颗粒,颗粒表面的棱角和凸起部位优先溶解,并在大颗粒的表面沉析,这种不断溶解析出的结晶将使小颗粒逐渐缩小或消失,而大颗粒则更加长大,同时颗粒表面趋于光滑,外形趋于球形,颗粒之间也更加靠拢。

29.利用空位体积扩散学说解释烧结后期孔径尺寸和形状的变化规律弗伦克尔把粘性流动的宏观过程最终归结为原子在应力下的自扩散。基本观点是,晶体内存在着超过该温度下平衡浓度的过剩点位,空位浓度梯度就是导致空位或原子定向移动的动力。皮涅斯认为,在颗粒接触面上空位浓度高。原子与空位交换位置,不断的向接触面迁移,使烧结经长大;而且烧结后期,在闭孔周围的物质内,表面应力使空位的浓度增高,不断向烧结体外扩散,引起孔隙收缩。实际上,空位源远不止是烧结颈表面,还有小空隙表面,凹面,位错;相应的,可成为空位阱的还有晶界,平面,凸面,大孔隙表面,位错等。因此,当空位由孔隙向颗粒表面扩散以及空位有小孔隙扩散时,烧结体就发生收缩,小孔隙不断消失和平均孔隙尺寸增大

30.金属粉末液相烧结的基本条件

1.润湿性

2.固相在液相中有溶解度

3.液相量 填充固相间隙20%~50%

31.熔浸应具备的基本条件是什么?

(1)骨架材料与熔浸金属的熔点相差较大,不致造成制品变形,一般要求相差300°C以上;(2)熔浸金属应能很好的润湿骨架材料,即θ<90°;

(3)骨架材料与熔浸金属之间不互溶或溶解度不大,否则若生成高熔点的固熔体或化合物,会造成液相消失;

(4)熔浸金属量应以填满孔隙为限,过多或过少均不利。

32、分析影响溶浸的因素,并说明提高润湿性的工艺措施是什么?为什么?

影响因素:坯体孔隙率、毛细半径、金属液的表面张力以及粘度、对骨架的润湿性等方面。而且孔隙率大,毛细半径大、金属液的表面张力大、粘度低、对骨架润湿性好,均有利于熔浸。

生产中一般通过适当提高温度来降低液态金属粘度来改善润湿性,但温度不宜过高。另外,在氢气,特别是真空下,熔浸也可以改善润湿性和减小孔隙内气体对熔浸金属流动的阻力。因为液态金属的粘度降低后可以明显减小接触角,从而提高润湿性。

33. 互不溶系金属粉末间固相烧结是如何进行的?有什么条件?

互不溶系混合粉末固相烧结时,组元间既不互溶也不发生反应,但在符合一定热力学条件下,异组元的颗粒间可以形成烧结颈并相互靠拢,甚至出现一组元相包覆另一组元相,假如烧结时间足够长的话。互不溶系烧结制品的性能与组元含量间存在二次函数关系。当烧结接近完全致密时,符合加和规律。条件:满足热力学条件νAB AB <νA A +νB B 34. 金属粉末烧结的原动力?

粉末的烧结是依靠物体的迁移来实现的,因此必须存在某种化学梯度才能推动物体的迁移,从力学的观点看,坯体的烧结过程是系统吉布斯自由能减少的过程,对于等温烧结体来说,也就是系统过剩自由能降低的过程,可将物体表面能的降低视为等温烧结的原动力。

35.金属粉末液相等温烧结过程三个阶段中的变化。

(1)液相生成与颗粒重拍阶段 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的包围固相颗粒,烧结体明显收缩,密度迅速增大;

(2)固相溶解与析出阶段 烧结体内的小颗粒,小颗粒表面的棱角和突起部位优先溶解,并在大颗粒表面沉积,使得小颗粒逐渐缩小或消失,而大颗粒则更大,同时颗粒表面区域光滑,外形趋于球化,颗粒之间更加靠拢;(3)固相骨架形成阶段 经过前两个阶段,颗粒之间进一步靠拢,从而在颗粒的接触表面产生固相烧结并形成连续骨架,剩余的液相填充与骨架间隙。

36.烧结介质的作用是什么?

(1)防止和减少环境对烧结体的有害反应,如氧化、脱碳等,保证烧结的顺利进行和产品质量的稳定;

(2)排除有害杂质,如流动的气氛能排除吸附气体及挥发份,还原性气氛能将制品表面的氧化膜还原成活性金属离子,从而起到净化和活化烧结的作用,加速烧结;

(3)维持或改变烧结材料中有用成分这些成分常常能与烧结金属生成合金,有利于烧结体强度的提高。

37、烧结时有时坯体发生膨胀的主要原因:

(1)升温速度过快,添加剂量大

(2)压力过大

(3)烧结介质与金属反应生成气体

(4)同素异晶转变

(5)聚晶长大

(6)柯肯达尔效应

38、金刚石锯片结合剂应具备的性能:

(1)对金刚石有良好的黏结性

(2)金刚石形成的胎体有良好的硬度、强度和冲击韧性

(3)结合剂各成分对金刚石无侵蚀或轻微的侵蚀

(4)金刚石的热压烧结温度不能太高

(5)结合剂需有良好地压制工艺特性

(6)结合剂的工艺稳定性要好

(7)结合剂不会造成公害

(8)市场资源充足,性价比高

39什么是哑声废品?它是怎么产生的?

答:哑声指用金属敲击磨具基体所发出的嘶哑声,好的磨具敲击时应该发出清脆的金属声音。

原因:1、磨具基体的金属化不完全。

2、烧结时压制层与基体连结不好,有分离现象。

40试写出单面凹金刚石砂轮的冷压烧结工艺流程。

答:磨具清洗——组装——装模—冷预压—烧结—冷却—后加工—检验金刚石称量

结合剂称量}—混合—称量

41.写出一套平行砂轮热压工艺的完整操作方法。

非金刚石层称料——混料+金刚石层称料——混料

——装料——加石墨垫保护一热压烧结一空冷——卸模

42:金刚石品级的选用与锯片的圆周速度的关系及原因。

析:当切割较软的材料或锯片的圆周速度较高时:金刚石的抗冲击强度对锯片的性能影响很大,因此要采用强度高,晶形完整的金刚石。

当切割较硬的材料或锯片的圆周速度较低或时:金刚石是否被结合剂牢固粘结比金刚石的强度更重要,此时不是要求金刚石强度愈高愈好,而是要求金刚石有更高的热稳定性,已适应采用粘结性能好、耐磨的结合剂。

43改变钻头胎体的耐磨性,可以通过哪些途径?

钻头胎体性能

硬度HRC耐磨性

特软10-20低软20-30低、中中软30-35低、中中硬35-40中、高硬40-45高特硬大于45高根据上表可以看出钻头胎体的硬度和耐磨性呈一定的关系,而硬度又反映钻头胎体的综合性能,所以改变其耐磨性的途径可以从改变其硬度方面入手。

胎体的硬度调整方法:

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

分中硬度材料成分多时硬度高,反之低。

3.改变粘结金属的成分。

此外也可综合运用以上三种方法。

44锡和石墨含量与青铜磨具性能的关系

含锡量与青铜性能有很大的影响,当含锡量小于6%时,锡青铜塑性很大,且随含锡量的增加,塑性和强度都增大。当含锡量大于6%时,由于合金相中出现硬脆的相,塑性急剧下降,硬度提高,此时强度继续提高。当含锡量大于20%后,合金组织中有大量相,使合金变得很脆,强

度由最高峰急剧下降。

石墨:石墨本身不能烧结,把它加入青铜结合剂中可以防止磨具变形,降低韧性,在一定程度上减轻青铜结合剂的磨削堵塞问题,但大量加入会大大降低结合剂的强度,因此,用量一般不大,约为1%-5%

45.磨具后加工的目的和内容。

答:磨具后加工的目的是为了保证磨具基体的几何形状,尺寸精度,表面粗糙度达到标准所规定的要求,以及让磨具表层金刚石尖刃露出来,同时也使磨具金刚石层的形状尺寸达到标准所规定的要求。后加工的内容包括车加工和磨加工。车加工是对磨具的基体和过渡层部分进行加

工;磨加工是对磨具金刚石层表面进行磨加工。P.149

46.金刚石磨具结合剂的烧结性是什么?

答:结合剂的烧结特性,主要包括结合剂的烧结温度、膨胀效应、结合剂对金刚石的粘结性能等。烧结性能既与金属本性有关,也与粉末颗粒特性(粒度、表面状况、结晶状态等)有关。P85

47金刚石磨具中,欲提高结合剂为cu80sn10的烧结性,分析其可以实

施的方法?

48金刚石磨具中结合剂经过什么方式固结牢金刚石的?通过那些方法

可以改变?

结合的方式有三种:机械结合,物理吸附(范德华力),化学吸附

(化学键力)。

改变措施:①将表面光滑的金刚石进行化学处理,使之有一定的表面粗

糙化,是提高结合力的一种措施。②争取实现焊接性联接。

49. 烧结金属结合剂金刚石磨具所用结合剂应具备的主要性能。

(1) 工艺性能:压制性能、烧结性能(烧结温度、粘结性能),收缩

效应

(2) 使用性能:强度、韧性、硬度。

50. 金刚石地质表镶钻头的金刚石分布应遵守的原则。

(1)金刚石均匀分布满胎体表面,刻取岩石轨迹有1/3重叠不能有空隙(2) 便于冲洗液排除岩粉而不冲坏胎体; (3)充分冷却金刚石

51. 金刚石地质岩心表镶钻头中金刚石的出刃量应遵守的原则。

答:(1)在正常棒压条件下岩粉能在胎体表面顺利通过;

(2) 出露的金刚石不易折断但又不影响钻进速度;

(3) 金刚石包镶牢固不易拔出。

52. 金刚石磨具工作层与基体结合不牢的原因分析。

(1)基体结合面结构不合理

(2)基体结合面未清理干净

(3)脱模操作不当

(4)结合剂与基体膨胀、收缩不一致

53. 写出一套金刚石焊接圆锯片生产的工艺流程,并对流程进行适当

的说明解释。

①节块→清洗→涂焊剂

②基体→清洗及除锈→装配在家具上→

涂焊剂→焊接装配

↑ ③焊片准备→涂焊剂

→调好感应圈→通电焊接→断电→转动基体180度→焊接.....焊最后一

齿→卸下锯片

焊接因选用设备不同而分自动焊接和手动焊接两种,其工艺流程基

本一致。自动焊接效率比较高,焊接质量与精度有保障。手动焊接对技

术人员要求比较高。

55.金刚石焊接锯片高频焊接温度的高低,受那些因素的影响?

答:1.金刚石的热稳定性

2.结合剂的种类,结合剂的软化熔融温度应小于热压温度

3.基体的力学性能

4.焊片的实用温度

5.焊接时间,焊接时间要短,避免基体的局部变形

6.基体的厚度(导磁率)

56.金刚石钻头用结合剂应具备的基本性能

答:1.胎体要有足够的强度,把持力

2.导热性,导热性要好,防止金刚石过热

3.胎体的制造温度适当,防止金刚石石墨化

4.便于电解回收金刚石57.金刚石锯切工具用结合剂应具备的基本条件?

答:1.对金刚石有良好的粘结性。2.结合剂形成的胎体有良好的硬度(耐磨性)、强度和冲击韧性。3.结合剂各组分对金刚石无侵蚀或有轻微的侵蚀。4.结合剂的热压烧结温度不能太高。5.结合剂需有良好的压制工艺特性。6.结合剂的工艺稳定性要好。7.结合剂不会造成公害。

8.市场货源充足,性能价格比较高。

58.金刚石锯片焊剂的作用?

1. 清除表面氧化物。

2.促进熔融。

3.改善焊料液态流动性。

59. 写出一套钟罩炉烧结薄片磨具的操作程序,并指出必要的操作规程要求或注意事项。

称量基体检查检查检查

答:

金属粉金刚石→混合→冷压→烧结→开刃→

检查检查

喷漆 → 印字 → 包装 → 入库

烧结过程:将钟罩罩上,通保护气体数分钟,直至将炉内空气赶出,开始加热。烧结完成后,关闭电源。待炉内温度冷却至200 ?C以下,关闭保护气氛,将钟罩升起。待冷却至室温,把锯片取出来,经检验合格后转入下道工序。

60. 地质岩心钻头的水路系统组成。

答:水路系统包括三部分:

(1) 水口(底刃部)和水槽(内、外水口);

(2) 由金刚石出刃而形成的孔底岩石与金属合金胎体之间的间隙;

(3) 钻头外表面与岩石孔壁、钻头的内表面与岩芯之间的间隙。

61﹑圆锯片水槽形状种类及水槽的优缺点。

答:(1)平行边半圆基底窄水槽;

(2)平行边半圆基地宽水槽;

(3)平行边匙孔水槽;

优点:有利于冲洗,排削和降低切割区温度;

缺点:引起应力集中,使槽底产生裂纹,降低基体使用寿命;

62﹑金刚石焊接锯片高频焊接温度的高低,受哪些因素的影响?

答:(1)金刚石磨料的品级 (2)结合剂种类 (3)基体的力学性能 (4)焊片使用温度 (5)焊接时间长短(6)基体厚度

63. 金刚石品级与金刚石锯片最佳切割速度有何种关系?为什么?(1) 较低圆周速度时,金刚石是否被结合剂粘牢比金刚石的强度更重要,此时不是要求,金刚石强度越高越好;而是要求有更高的热稳定性以适应采用粘结性能好、耐磨额结合剂

(2) 较高的圆周速度时,金刚石抗冲击强度对锯片性能影响最大,因此采用强度高晶形完整的金刚石。

64. 分析某切割大理石小型金刚石锯片切割不出刃的原因并提出合理

的解决方法。

原因:大理石摩擦性不强或者精钢石包镶牢固不易拔出

解决方法:选择切削摩擦性强的材料做开刃工具

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

全球与中国市场超硬材料深度研究报告(2018-2022年)

全球与中国市场超硬材料深度研究报告

研究报告目录 第一章行业概述及全球与中国市场发展现状 1.1 超硬材料行业简介 1.1.1 超硬材料行业界定及分类 1.1.2 超硬材料行业特征 1.2 超硬材料产品主要分类 1.2.1 不同种类超硬材料价格走势(2012-2022 年) 1.2.2 钻石 1.2.3 立方氮化硼 1.2.4 其他 1.3 超硬材料主要应用领域分析 1.3.1 建筑石材 1.3.2 磨料磨具类 1.3.3 复合聚晶工具 1.3.4 其他 1.4 全球与中国市场发展现状对比 1.4.1 全球市场发展现状及未来趋势(2012-2022 年) 1.4.2 中国生产发展现状及未来趋势(2012-2022 年) 1.5 全球超硬材料供需现状及预测(2012-2022 年) 1.5.1 全球超硬材料产能、产量、产能利用率及发展趋势(2012-2022 年) 1.5.2 全球超硬材料产量、表观消费量及发展趋势(2012-2022 年) 1.5.3 全球超硬材料产量、市场需求量及发展趋势(2012-2022 年) 1.6 中国超硬材料供需现状及预测(2012-2022 年) 1.6.1 中国超硬材料产能、产量、产能利用率及发展趋势(2012-2022 年) 1.6.2 中国超硬材料产量、表观消费量及发展趋势(2012-2022 年) 1.6.3 中国超硬材料产量、市场需求量及发展趋势(2012-2022 年) 1.7 超硬材料中国及欧美日等行业政策分析第二章全球与中国主要厂商超硬材料产量、产值及竞争分析 2.1 全球市场超硬材料主要厂商2016 和2017 年产量、产值及市场份额 2.1.1 全球市场超硬材料主要厂商2016和2017 年产量列表 2.1.2 全球市场超硬材料主要厂商2016和2017 年产值列表 2.1.3 全球市场超硬材料主要厂商2016和2017 年产品价格列表 2.2 中国市场超硬材料主要厂商2016 和2017 年产量、产值及市场份额

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

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?

超硬材料磨具的研究和发展动态

第21卷第1期 超 硬 材 料 工 程V o l.21 2009年2月SU PERHA RD M A T ER I AL EN G I N EER I N G Feb.2009超硬材料磨具的研究和发展动态① 万 隆 (湖南大学材料学院,湖南长沙 410082) 摘 要:文章在说明我国经济和科学技术的快速发展,超硬材料磨具行业也取得了长足进步的基础上,介 绍了一些新材料、新生产工艺和新装备被引进我国超硬材料磨具的生产和研究中来,促进了我国超硬材料 磨具行业的发展和技术进步;并展望了磨具的发展方向。 关键词:超硬材料磨具;磨具结合剂;综述;磨具制备新工艺;磨具的发展方向 中图分类号:TQ164 文献标识码:A 文章编号:1673-1433(2009)01-0040-03 Research and develop i ng trends of superhard ma ter i a l gr i nd i ng tools W AN L ong (Colleg e of M a teria l S cience and E ng ineering in H unan U n iversity,Chang sha410082,Ch ina) Abstract:B ased on the illu strati on of the great p rogress of the indu stry fo r sup erhard m a2 terial grinding too ls w ith the rap id developm en t of Ch inese econom y and scien tific techno l2 ogy,it has in troduced that som e new m aterials,new p roducing techn iques w ith new e2 qu i pm en ts have been i m po rted to p roducti on and research of sup erhard m aterial grinding too ls in Ch ina,w h ich w ill p rom o te the developm en t of sup erhard m aterial grinding too l indu stry in Ch ina w ith its techn ical p rogress.T he develop ing trends of grinding too ls have also been p ro sp ected. Keywords:sup erhard m aterial grinding too ls;grinding too ls b inder;review;new m anu2 factu ring techn iques fo r grinding too ls;develop ing trends of grinding too ls 超硬材料磨粒最主要的用途是制备工具,而所制备的工具又以磨具为主,超硬材料磨具在超硬材料工具的总量中占80%以上。 近年来,随着我国经济和科学技术的快速发展,超硬材料磨具行业也取得了长足的进步,一些新材料、新生产工艺和新装备被引进超硬材料磨具的生产和研究中来,促进了超硬材料磨具的发展。近年来超硬材料磨具研究的热点有以下几方面: 1 对磨具结合剂的研究 在磨具中,结合剂的性能是决定磨具性能尤其是砂轮性能的主要因素之一。1.1 微晶玻璃结合剂 微晶玻璃与陶瓷相比,内部缺陷少,其中的结晶尺寸细小,因而强度高,并且微晶玻璃可以采用玻璃的制备工艺。微晶玻璃有较低的熔点,能在700℃~850℃烧成,对磨料浸润性好,故比较适合作为c BN 砂轮结合剂使用,微晶玻璃结合剂中能形成大量微小的晶体,具有高耐磨、高抗拉强度等性能。 采用微晶玻璃作为砂轮结合剂的关键技术在于微晶玻璃的基础配方确定、晶核剂的选择以及二次晶化的条件控制。基础配方决定了玻璃中是否能够形成晶体,是否能够对磨料有较好的浸润和较低的熔化温度;晶核剂主要起诱导结晶作用,对玻璃中产生的晶体数量及形成的晶体形态产生影响。二次晶化条件主 ①收稿日期:2008-06-15 作者简介:万 隆(1956-),男,教授,博士生导师,主要从事材料科学方面的科研和教学工作。

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/271879214.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。

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。

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