金刚石钎焊质量评价方法研究

论文摘要

传统单层电镀金刚石固结磨料工具由于缺乏对磨料足够的结合把持强度而使它一直无法面对难加工材料高效重负荷加工的要求。国外在二十世纪九十年代初期提出开发新一代的新型工具—单层高温钎焊超硬磨料砂轮,籍钎焊所提供的化学冶金结合从根本上改善磨料、结合剂、基体三者间的结合强度。高温钎焊单层金刚石工具具有磨粒出露高、容屑空间大、磨粒把持强度高等特点,因此具有高锋利度、高加工效率和磨料利用充分等性能优势,在难加工材料高效、重负荷加工中已显示出传统金刚石工具无法比拟的优异性能。现阶段,围绕钎焊金刚石工具研究的重点还是集中在钎焊工艺上,而对钎焊工具质量的评价研究偏少。本文在现有的钎焊工艺研究基础上,采用银基钎料和镍基钎料钎焊金刚石,从金刚石钎焊形貌、焊接强度和耐磨性三方面出发,对金刚石钎焊质量进行评价。期望以此建立一种通用的金刚石钎焊质量评价体系,为后续钎焊金刚石工具的开发提供参考和依据。本文的主要研究内容如下:(1)采用现有钎焊工艺条件,对镍基和银基钎料真空钎焊金刚石形貌的观察和分析,得出两种钎料对金刚石具有良好的浸润性,并对金刚石与钎料界面化合物进行了分析。(2)提出一种新的金刚石焊接强度的测试方法,通过剪切试验测试单晶金刚石的剪切载荷,结合对剪切断面形貌分析,准确地测试了金刚石与钎料的钎焊结合强度。(3)建立了评价金刚石耐磨性能的试验体系,采用镍基和银基钎料制备金刚石耐磨性能试样,进行耐磨性能试验,并对耐磨性试验过程中的磨削比、磨削力和金刚石磨损形貌进行分析。结果表明,银基钎料钎焊金刚石耐磨性能优于镍基钎料钎焊金刚石的耐磨性能,并通过钎焊金刚石套料钻钻削试验验证耐磨性试验的结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 金刚石钎焊质量评价方法研究现状
• 1.1.1 金刚石钎焊形貌研究进展
• 1.1.2 金刚石焊接强度评价研究进展
• 1.1.3 金刚石钎焊耐磨性能的评价研究进展
• 1.2 金刚石钎焊质量评价方法存在的问题
• 1.3 建立金刚石钎焊质量评价方法的构想
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 金刚石钎焊形貌分析
• 2.1 试验条件与研究方法
• 2.2 金刚石与钎料界面分析
• 2.2.1 金刚石与钎料界面微观结构分析
• 2.2.2 金刚石与钎料结合界面元素分布特征
• 2.3 本章小结
• 第三章 金刚石焊接强度评价方法研究
• 3.1 金刚石钎焊剪切强度测试试样设计
• 3.2 试验条件
• 3.2.1 钎焊工艺
• 3.2.2 剪切强度测试装置
• 3.2.3 金刚石与钎焊间钎焊剪切强度的测试
• 3.3 实验结果分析
• 3.3.1 剪切强度分析
• 3.3.2 剪切断口形貌
• 3.4 本章小结
• 第四章 钎焊金刚石耐磨性能研究
• 4.1 试验方案及装置
• 4.1.1 试验方案
• 4.1.2 试验装置
• 4.2 试验条件
• 4.2.1 磨损试样的设计
• 4.2.2 金刚石磨损试样的制备
• 4.2.3 磨削参数的选取
• 4.2.4 被加工材料的选择
• 4.3 试验数据的采集与分析
• 4.3.1 金刚石磨损量的测量与计算
• 4.3.2 陶瓷材料去除量的测量与计算
• 4.3.3 磨削过程中磨削力信号的采集与转换
• 4.4 试验结果分析
• 4.4.1 磨削过程中金刚石的磨损状态的变化特征
• 4.4.2 金刚石磨损过程中磨削力变化特征
• 4.4.3 金刚石磨损过程中金刚石磨损量变化特征
• 4.5 金刚石钎焊质量评价方法的验证试验
• 4.5.1 试验目的
• 4.5.2 试验条件
• 4.5.3 试验结果分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文