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[摘要]实验研究表明，经过常压烧结工艺之后，金刚石在常温下增加“复压”工艺之后，金刚石工具的相对胎块密度能够达到98.2℅，大约提高了2℅；而金刚石的硬度则达到85HRB，大约提高了22%；将复压压力提高为500MPa 时，其抗弯强度可达650.23MPa，大约提高了15.7%；通过电镜观察表明，其胎体的空隙率明显下降；“复压”作用下所产生的挤压变形使得金刚石与胎体界面的光滑程度明显提高，胎体对于金刚石颗粒的把持力提高。
[关键词]复压金属基金刚石刀齿
中图分类号:IG74 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)28-0248-01
引言
当前，市场上流通使用的烧结类金刚石工具通常采用两种生产制备工艺，即热压和冷压。热压通常为中高档类金刚石工具常用的制备方法，它采用将生坯或者是粉料装模之后，加压加热的生产工艺；由于热压采用的设备部中有加压装置，因而制作成本相对较高。但采用加压烧结法，可以降低烧结温度，并能够在很大程度上提高金刚石工具胎体的相对密度。
冷压烧结工艺较为简单，制作成本低廉，在中低档的产品生产消费中，具有重要的支撑地位。它采用将混有金刚石金属粉末的材料，进行冷压成型工艺之后，而后在电炉中进行常压烧结而完工。在使用性能方面，冷压烧结的金刚石圆锯性能并不如热压的铁基金刚石圆锯的综合力学性能；并且，随着保温时间、烧结压力、烧结温度等综合因素的不断变化及影响，热压铁基金刚石的圆锯模块的综合力学性能的优势也会更加的凸显。
粉末锻造的研究与实际应用，在粉末冶金领域有着悠久的应用历史。该工艺是将已经烧结的预成型坯，采用加热工艺之后，在封闭的模块中锻造成零件，从而将精密锻造技术与传统的粉末冶金技术巧妙的结合起来，进而形成了一种新型的生产工艺。粉末锻造工艺在机械制造领域，是一种较为先进的机械零件的生产与制造工艺，它具有性能好、效率高、成本低、节能、节材等综合优点，因而得到大力推广与应用。本文主要围绕常压烧结工艺及模拟粉末锻造工艺在常温下施加“复压”程序，从而提高金刚石工具模块的各种性能，以实现和达到采用冷压工艺的制作方法，获得热压工艺下产品质量的目的。
1、实验
1.1实验配方：实验配方主要采用浓度为15%，粒度为40/50，牌号为HWD40的金刚石，锡青铜合金粉(余量，粒度＜53μm)，电解镍粉(质量分数8%，粒度＜53μm)，还原铁粉(质量分数60%，粒度＜74μm)等基本的材料，展开实验。
1.2实验方式：①在压力为200Mpa的压强环境下，将含有金刚石的混合粉体压制，在成型模具中压制成40mm×10mm×2.2mm的节块；而后在隧道式烧结炉内，采用氨分解气作为保护气，将结块放在835℃的温度下进行常压烧结，同时将保温时间提高到40分钟；②将烧结完成的结块分成四组取出，分别标记为1#、2#、3#、4#，其中1#不做任何处理，只将2#、3#、4#放在常温状态下，将压力为100T的液压机分别放在刀齿侧向，施加300MPa、500MPa、700MPa 的压力后，再分别测量上述四组样品的相对密度、抗弯強度及硬度。利用扫描电镜观察分析四组样品的微观结构、断口形貌等的变化情况，而后将实验数据较为理想的样品焊接成金刚石锯片，以便作对比切割实验。
2、结果与分析
2.1 力学性能
基于力学性能的分析与研究，可以得出以下的监测结果（如表1所示）。通过对于表1实验数据的分析可以得出，随着复压压力的增加，胎块的硬度和相对密度都在逐步增加；当复压压力达到500MPa时，胎块的抗弯强度可以达到650. 23Mpa，其抗压力相比复压之前，增加了15.7%。但继续增大复压压力，直至达到700MPa 时，其抗弯强度反而有所下降，降低至627. 57Mpa。分析研究认为，是由于胎块的孔隙率降低之后，持续加压将会使得胎块的晶粒发生变形或者是过度滑移，从而产生残余硬力和加工硬化现象，而残余硬力的出现，反而降低了胎块本身的承载力。
2.2 断口SEM分析
2.2.1胎块中的金刚石包镶情况
通过实验观察可以看出：复压之后的金刚石组织中，胎体对于金刚石的包镶不足，组织中存在着较多的烧结收缩孔洞，二者间的缝隙较大，金刚石有悬空的感觉，在切割过程中容易脱落。当施压结果达到300Mpa时，复压效果并不明显，胎体对于金刚石的包镶效果较差。金刚石的胎体间，只发生了局部区域结合现象；另外，由于所使用的配方为铁基配方，因而在烧结过程中会产生Fe偏聚情况，金刚石表面与Fe粉表面排聚杂质结合，导致脱落坑内壁的表面较为粗糙。
2.2.2胎块孔隙率的变化情况
通过分析SEM 断口，可以看出，，胎体的孔隙率随着复压压力的提高而逐渐降低；当复压压力提高到700 Mpa时，胎体的断口除了有个别的细缝状孔隙之外，已经几乎看不到其他的孔隙。
2.3 金刚石的切割实验效果
选用500MPa压力复压试样和未复压试样，制作成180mm 锯片，应用角磨机实验台进行干式切割实验，所要实验的切割对象为2cm厚的花岗岩石板，结果如下图表2所示：
切割实验数据
从切割实验结果可以看出，在同样的配方情况下，将500Mpa的压力施加在刀齿之上，锯片的切割速度可以提高16%。
结论
通过此次“复压”工艺在金属基金刚石工具刀齿中的实验研究，可以得到如下结论：
（1）增加了“复压”工艺的金刚石锯片，其切割速度能够提高15%左右，并且使用寿命也相应得到了提高。
（2）复压工艺减少了胎块的孔隙率，能够在最大程度上提高金刚石的把持力度。
（3）针对实验配方，当复压工艺的施压压力达到500Mpa时，胎块的抗弯强度可以达到650.23Mpa，比之复压之前增加了15.7%。
（4）通过对于金刚石工具无压烧结之后，增加复压工艺的实验研究，可以得到金刚石的 胎块相对密度得到了有效提高，金刚石工具的抗弯强度及硬度等得到了相对提高。
参考文献
[1] 洪慎章,张奕,蒋冠民.锻造速度对粉末冶金烧结体塑性变形及性能的影响.粉末冶金技术,1997,15(3):174-177.
[2] 李永志.粉末多孔体烧结材料闭式模锻塑性成形致密研究.金属铸锻焊技术,2009(2):81-84.
[关键词]复压金属基金刚石刀齿
中图分类号:IG74 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)28-0248-01
引言
当前，市场上流通使用的烧结类金刚石工具通常采用两种生产制备工艺，即热压和冷压。热压通常为中高档类金刚石工具常用的制备方法，它采用将生坯或者是粉料装模之后，加压加热的生产工艺；由于热压采用的设备部中有加压装置，因而制作成本相对较高。但采用加压烧结法，可以降低烧结温度，并能够在很大程度上提高金刚石工具胎体的相对密度。
冷压烧结工艺较为简单，制作成本低廉，在中低档的产品生产消费中，具有重要的支撑地位。它采用将混有金刚石金属粉末的材料，进行冷压成型工艺之后，而后在电炉中进行常压烧结而完工。在使用性能方面，冷压烧结的金刚石圆锯性能并不如热压的铁基金刚石圆锯的综合力学性能；并且，随着保温时间、烧结压力、烧结温度等综合因素的不断变化及影响，热压铁基金刚石的圆锯模块的综合力学性能的优势也会更加的凸显。
粉末锻造的研究与实际应用，在粉末冶金领域有着悠久的应用历史。该工艺是将已经烧结的预成型坯，采用加热工艺之后，在封闭的模块中锻造成零件，从而将精密锻造技术与传统的粉末冶金技术巧妙的结合起来，进而形成了一种新型的生产工艺。粉末锻造工艺在机械制造领域，是一种较为先进的机械零件的生产与制造工艺，它具有性能好、效率高、成本低、节能、节材等综合优点，因而得到大力推广与应用。本文主要围绕常压烧结工艺及模拟粉末锻造工艺在常温下施加“复压”程序，从而提高金刚石工具模块的各种性能，以实现和达到采用冷压工艺的制作方法，获得热压工艺下产品质量的目的。
1、实验
1.1实验配方：实验配方主要采用浓度为15%，粒度为40/50，牌号为HWD40的金刚石，锡青铜合金粉(余量，粒度＜53μm)，电解镍粉(质量分数8%，粒度＜53μm)，还原铁粉(质量分数60%，粒度＜74μm)等基本的材料，展开实验。
1.2实验方式：①在压力为200Mpa的压强环境下，将含有金刚石的混合粉体压制，在成型模具中压制成40mm×10mm×2.2mm的节块；而后在隧道式烧结炉内，采用氨分解气作为保护气，将结块放在835℃的温度下进行常压烧结，同时将保温时间提高到40分钟；②将烧结完成的结块分成四组取出，分别标记为1#、2#、3#、4#，其中1#不做任何处理，只将2#、3#、4#放在常温状态下，将压力为100T的液压机分别放在刀齿侧向，施加300MPa、500MPa、700MPa 的压力后，再分别测量上述四组样品的相对密度、抗弯強度及硬度。利用扫描电镜观察分析四组样品的微观结构、断口形貌等的变化情况，而后将实验数据较为理想的样品焊接成金刚石锯片，以便作对比切割实验。
2、结果与分析
2.1 力学性能
基于力学性能的分析与研究，可以得出以下的监测结果（如表1所示）。通过对于表1实验数据的分析可以得出，随着复压压力的增加，胎块的硬度和相对密度都在逐步增加；当复压压力达到500MPa时，胎块的抗弯强度可以达到650. 23Mpa，其抗压力相比复压之前，增加了15.7%。但继续增大复压压力，直至达到700MPa 时，其抗弯强度反而有所下降，降低至627. 57Mpa。分析研究认为，是由于胎块的孔隙率降低之后，持续加压将会使得胎块的晶粒发生变形或者是过度滑移，从而产生残余硬力和加工硬化现象，而残余硬力的出现，反而降低了胎块本身的承载力。
2.2 断口SEM分析
2.2.1胎块中的金刚石包镶情况
通过实验观察可以看出：复压之后的金刚石组织中，胎体对于金刚石的包镶不足，组织中存在着较多的烧结收缩孔洞，二者间的缝隙较大，金刚石有悬空的感觉，在切割过程中容易脱落。当施压结果达到300Mpa时，复压效果并不明显，胎体对于金刚石的包镶效果较差。金刚石的胎体间，只发生了局部区域结合现象；另外，由于所使用的配方为铁基配方，因而在烧结过程中会产生Fe偏聚情况，金刚石表面与Fe粉表面排聚杂质结合，导致脱落坑内壁的表面较为粗糙。
2.2.2胎块孔隙率的变化情况
通过分析SEM 断口，可以看出，，胎体的孔隙率随着复压压力的提高而逐渐降低；当复压压力提高到700 Mpa时，胎体的断口除了有个别的细缝状孔隙之外，已经几乎看不到其他的孔隙。
2.3 金刚石的切割实验效果
选用500MPa压力复压试样和未复压试样，制作成180mm 锯片，应用角磨机实验台进行干式切割实验，所要实验的切割对象为2cm厚的花岗岩石板，结果如下图表2所示：
切割实验数据
从切割实验结果可以看出，在同样的配方情况下，将500Mpa的压力施加在刀齿之上，锯片的切割速度可以提高16%。
结论
通过此次“复压”工艺在金属基金刚石工具刀齿中的实验研究，可以得到如下结论：
（1）增加了“复压”工艺的金刚石锯片，其切割速度能够提高15%左右，并且使用寿命也相应得到了提高。
（2）复压工艺减少了胎块的孔隙率，能够在最大程度上提高金刚石的把持力度。
（3）针对实验配方，当复压工艺的施压压力达到500Mpa时，胎块的抗弯强度可以达到650.23Mpa，比之复压之前增加了15.7%。
（4）通过对于金刚石工具无压烧结之后，增加复压工艺的实验研究，可以得到金刚石的 胎块相对密度得到了有效提高，金刚石工具的抗弯强度及硬度等得到了相对提高。
参考文献
[1] 洪慎章,张奕,蒋冠民.锻造速度对粉末冶金烧结体塑性变形及性能的影响.粉末冶金技术,1997,15(3):174-177.
[2] 李永志.粉末多孔体烧结材料闭式模锻塑性成形致密研究.金属铸锻焊技术,2009(2):81-84.