研究单层钎焊金刚石工具的残余应力及其分布特征,对于了解和把握钎焊工具的内在质量、鉴别磨料热损伤、评估基体热变形以及对考虑如何调控钎焊工艺以进一步提高工具的加工性能水平均有重要意义。只是由于单层钎焊工具的特殊性和复杂性,有关它的残余应力的量化分析和实验测定都存在很大难度。本文在可以接受的合理简化假设条件下,仅只考虑材料的热物理特性的差异,就炉中钎焊与高频感应钎焊两种工艺,通过有限元建模分析分别探讨了自钎焊高温冷却至室温过程中工具的温度场与应力场的演变历程,并结合几个典型算例给出了到达室温时工具上感兴趣部位的残余应力的量值。其中焊后金刚石残余应力的计算值同时提供了由激光拉曼光谱测试获得的对比数据。本文完成的有创意的主要工作可以归纳如下: 1、完成了在炉中焊缓慢和接近平衡冷却条件下工具表面残余应力的建模分析工作,分析结果表明:①在铺展的钎料合金层与基体的界面附近,两种材料线膨胀系数的差异程度是导致产生较大热应力,导致或是钎料层开裂或是基体变形的主要原因。控制线膨胀系数的失配度可以有效控制热应力。②在金刚石磨料与钎料合金的界面附近,尽管两者线膨胀系数失配度更大,但对于外形接近球形颗粒的金刚石磨料而言,无论是底部的压应力和顶部的拉应力,通常都不会构成对磨料的伤害,不过若钎焊的是薄片状平卧的金刚石时则金刚石很可能会开裂。 2、完成了在高频感应钎焊较快速的冷却条件下工具残余应力的建模分析工作,分析结果表明:①关于降温过程的模拟与实测降温曲线吻合良好。②在合理控制降温速度条件下,感应焊的金刚石试样可保有与炉中焊相类似的残余应力分布。 3、完成了用激光拉曼光谱法测定焊后金刚石磨粒残余应力的实验研究工作,实际测得的残余应力分析的规律与模拟结果相一致。 论文所完成的以上工作对今后的进一步深入研究具有重要意义。