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自20世纪80年代开始开发铁基胎体以来,铁基胎体以其在切割石材方面的某些优点尤其是成本低廉的特点获得了较为广泛的应用。在当前对金刚石工具行业高效率、高品质、低成本的要求下,深入研究开发铁基胎体有重要的现实意义和经济价值。以往研究的都是以含铁量为40~60%的铁基胎体,因此本文在前人研究铁基胎体的基础上,主要针对含铁量大于65%的高铁基胎体进行研究。采用元素混合法和完全的高铁含量的预合金粉两种方法制备胎体试样。通过正交试验法找出并优化以元素混合法制作铁基胎体的工艺,以高铁含量预合金粉末胎体作为参比系统,采用多种力学性能测试仪器、扫描电镜(SEM)以及X.射线衍射仪分析对比高铁基胎体的性能特点以及元素在铁基胎体中的合金化作用机制。通过在元素混合法制备的胎体中添加磷铁和碳元素改进胎体性能,最后以切割试验综合分析高铁基胎体的耐磨性、与金刚石配合磨损、金刚石的把持力等性能。全文主要结论如下:
1、粉末粒度对胎体的力学性能有较大影响,随着铁粉粒度的细化,高铁基胎体的硬度、抗弯强度提高,但并不是粉末越细越好,在实验采用的三种粒度铁粉中,使用-600目铁粉的胎体具有较好的综合性能,而使用-1000目和-300目铁粉的胎体性能稍低,但能满足实际的力学性能和切割性能要求。
2、无论在硬度、抗弯强度等力学方面还是在密度、孔隙率等物理性能方面,高铁含量预合金胎体都要优于元素混合法制备的胎体。两种方法制备的胎体中,元素的合金化机制有明显不同,高铁含量预合金胎体中主要是Fe和Sn反应或固溶、Cu和Co固溶,且有晶格畸变的富铜相生成,对提高胎体的强韧性有益;而元素混合法制备的胎体中主要是Fe和Co固溶、Cu和Sn反应或固溶。
3、高铁含量预合金胎体有较好耐磨性和把持金刚石的能力,而元素混合法制备的高铁基胎体可以获得与预合金胎体相当的切割速度,但是耐磨性能较低;通过添加适量的磷铁或碳粉,可以改善高铁基胎体的磨损性能和把持金刚石的能力,使其性能部分达到或接近高铁含量预合金胎体的性能。