【中國超硬材料網(wǎng)訊】11月16日，2013第六屆鄭州國際超硬材料及制品研討會在鄭州國際會展中心會議中心五樓大河廳隆重舉行，本屆研討會由中國機床工具工業(yè)協(xié)會超硬材料分會聯(lián)合國家超硬材料及制品工程技術(shù)研究中心等多家行業(yè)機構(gòu)共同主辦。

        不同種類、不同粒度金屬預合金粉末的組合應用具有鮮明的特點，尤其是細顆粒合金粉末的組合應用更具特色。將細顆粒霧化合金粉末與化學一步法制備的鐵銅合金組合應用，可大幅度改善燒結(jié)制品的綜合機械性能，提高工具的鋒利度和使用壽命。細顆粒、高活性合金粉末的組合應用將是今后的發(fā)展趨勢，而且可實現(xiàn)功能化組合，簡化生產(chǎn)工藝，促進行業(yè)發(fā)展。

        該報告研究了DFC25預合金粉末的冷壓、熱壓燒結(jié)性能，分析了燒結(jié)體硬度、抗彎強度等性能。結(jié)果表明，DFC25預合金粉末燒結(jié)體硬度、抗彎強度隨燒結(jié)溫度升高而升高，熱壓溫度為780℃、壓力為20MPa時，燒結(jié)體的硬度為52HRB，抗彎強度為748MPa。將該粉末應用于圓鋸片的生產(chǎn)，與單質(zhì)混合粉胎體相比，在鋸片的切割速度和壽命基本不變的前提下，可以大幅減少銅、鎳等貴金屬用量，降低工具制造成本，同時刀頭的扳齒強度顯著提高，提高了鋸片的安全性。

        通過在金屬胎體中加入不同比例的亞納米預合金來分析了該預合金粉對金屬胎體密度、硬度、抗彎強度以及對金剛石把持力等性能的影響，通過與基礎金屬胎體和加入鉆的金屬胎體切割對比研究發(fā)現(xiàn)，加入亞納米預合金粉的胎體各項性能指標都大大提高，與加入一定含量的鉆的金屬胎體性能指標接近，在一定程度上可以取代金屬胎體中的一部分鉆粉，從而更加有效、經(jīng)濟地提高金剛石工具使用性能。

        選取具有不同機械性能的水霧化鐵銅預合金粉末JF-O1，重點考察其抗彎強度及燒結(jié)硬度對所制備花崗巖鋸片切割性能的影響。當預合金粉末的氧含量小于3000ppm時，粉末燒結(jié)體的抗彎強度越高，其相應鋸片胎體的燒結(jié)致密度越好，抗彎強度也越高，胎體對金剛石的機械把持力增強，在合適的燒結(jié)硬度范圍內(nèi)，鋸片的鋒利度和使用壽命可得到明顯提高。

        該報告主要進行了釬焊PCBN磨粒工具的磨削試驗，并采用分形的方法對磨粒磨損形貌進行了重建，對磨粒破碎行為進行了分形分析。主要結(jié)論如下:①磨削過程中，由于PCBN微破碎行為而產(chǎn)生的自銳效應可以利用三維視頻顯微鏡進行表面形貌重建，所得模型能清晰再現(xiàn)其磨損特征;②分形維數(shù)與PCBN微破碎行為有關(guān)，藉此可定量表征PCBN微破碎行為產(chǎn)生的自銳效應。

        該報告研制了單層真空釬焊CBN磨刀輪，利用真空釬焊工藝在Cu基釬料中引入TiH2進行實驗分析，對比了不同釬焊溫度對CBN產(chǎn)生的影響，使CBN磨粒在適當裸露高度狀態(tài)下，充分減少其熱損傷和應力損傷，并使CBN磨粒、釬料、45#碳鋼基體三者之間產(chǎn)生牢固有效的冶金化合，進一步實現(xiàn)真空釬焊CBN磨刀輪的高效磨削。
        該報告采用單層釬焊立方氮化硼}（CBN）砂輪對滲碳淬硬20CrMnTi開展了磨削試驗研究，分析了磨削用量對磨削溫度的影響規(guī)律，結(jié)果表明隨著進給速度和磨削深度的增加，磨削溫度都呈現(xiàn)增大的趨勢。與傳統(tǒng)磨齒加工所使用的白剛玉砂輪進行了對比，發(fā)現(xiàn)CBN砂輪能夠大幅度降低磨削溫度，在所使用的磨削用量下，最大降幅可達64.9%，因此，在磨削溫度的控制方面，單層釬焊CBN砂輪表現(xiàn)得更為優(yōu)異。此外，報告還基于ABAQUS平臺，對所開展的磨削試驗進行了有限元仿真，發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)基本吻合，誤差可以控制在10%以內(nèi)，溫度的變化規(guī)律也是一致的，說明該模型對于計算20CrMnTi的磨削溫度是有效的。

        該報告講明了超硬材料釬焊工具的優(yōu)點，通過闡述真空釬焊設備的技術(shù)要點及釬焊操作工藝的制定要素，來進一步說明如何利用真空釬焊法制作好超硬材料工具。


        該報告采用真空釬焊工藝，按照切縫鑲嵌結(jié)構(gòu)，分別使用鎳基、銅基釬料制備了多層金剛石鉆頭，并進行了花崗巖鉆削試驗。采用統(tǒng)計分析法總結(jié)了三種刀頭厚度(0.8mm,1.2mm,1.6mm)和三種縫隙間隔( 0.8mm,1.2mm,1.6mm)以及鎳基、銅基兩種釬料分別釬焊的18種多層金剛石鉆頭的失效情況。結(jié)果表明:鎳基和銅基釬料對金剛石均已實現(xiàn)牢固結(jié)合;在1.2mm刀頭厚度和1.2mm縫隙間隔情況下，采用銅基釬料釬焊的多層金剛石鉆頭具有優(yōu)良的自銳性、較高的鋒利度和更長的使用壽命。

        該報告綜合論述了N68-N83系列納米陶瓷結(jié)合劑性能特點，關(guān)鍵技術(shù)指標和陶瓷結(jié)合劑超硬工具的應用發(fā)展。指出陶瓷結(jié)合劑超硬工具具有組織結(jié)構(gòu)可調(diào)、自銳性好、耐磨壽命長、不需要保護氣氛空氣中無壓燒結(jié)以及可以大批量低成本生產(chǎn)等優(yōu)點。納米陶瓷結(jié)合劑解決了長期以來低熔高強的矛盾，燒結(jié)溫度低至680℃，而結(jié)合劑抗折強度高于100MPa；根據(jù)不同工具的要求，可以在680~850℃溫度范圍燒結(jié)，氣孔率在0~95%范圍調(diào)節(jié)；適用于60目~W0.5全粒度范圍的金剛石和CBN工具制造。

        該報告針對干切削刀具PCBN材料對高熱硬度、高耐磨性及熱穩(wěn)定性的要求，通過TiNo.3/AlN/CBN復合燒結(jié)體的制備，采用SEM,EDS,XRD等分析方法，獲得了全部由CBN,TiN0.3, TiNx及A1N組成的PCBN，無低熔點、低硬度相，解決了TiN, AlN等共價鍵類化合物的低溫燒結(jié)問題，降低了燒結(jié)溫度;通過對結(jié)合劑及PCBN的性能測試，使PCBN結(jié)合劑的性能符合干切削刀具的要求。         通過對建筑陶瓷磨邊用樹脂金剛石磨輪力學性能及磨削性能的測定，研究了不同填料對樹脂金剛石磨輪使用性能的影響。結(jié)果表明，在金剛石、聚酩亞胺、輔料含量確定的前提下，當銅粉10vol% ,氧化鋅5vol%、冰晶石9vol%時，樹脂金剛石磨輪的強度和硬度較高，鋒利性和耐磨性較好，具有良好的使用性能。

        該報告研究了ZnO的添加量對陶瓷結(jié)合劑性能的影響。實驗結(jié)果表明，結(jié)合劑的耐火度隨Zn0含量的增加而降低;當Zn0的添加量大于4wt%時，結(jié)合劑的耐火度下降已不明顯。添加4wt%的Zn0可以使結(jié)合劑的膨脹系數(shù)有明顯的下降。Zn0的添加還可以使結(jié)合劑的抗折強度有一定的提高。

        該報告針對在加工硬質(zhì)合金木工鋸片過程中所使用的金剛石砂輪進行了分類研究，通過考察玻璃纖維及二硫化鉑不同添加量對砂輪性能的影響，進而影響加工工件的質(zhì)量，優(yōu)選出最佳添加量為玻璃纖維7.5 vol%、二硫化鉑5 vol%，選擇此配方制備的硬質(zhì)合金木工鋸片加工的工件表面粗糙度及光亮度能滿足高端客戶的使用要求，砂輪的綜合使用壽命提高30%~67%。該優(yōu)選砂輪不僅對硬質(zhì)合金木工鋸片有直接作用，而且對其他行業(yè)鋸片加工也有一定的借鑒作用。
        該報告使用兩個具有相同參數(shù)的杯型金剛石砂輪分別對SiC陶瓷進行超聲輔助磨削和普通磨削試驗，在去除一定體積的材料后，測出相應的磨削力和工件表面的粗糙度，并使用三維視頻顯微鏡對砂輪上的磨粒進行跟蹤觀察。研究發(fā)現(xiàn)，在試驗條件下用于超聲輔助磨削的砂輪，其主要磨損形式是磨耗磨損，砂輪上沒有出現(xiàn)磨粒脫落的現(xiàn)象。超聲輔助磨削中超聲振動的加入有利于減小磨削力，但是隨著砂輪磨損的加劇，超聲振動所引起的磨削力降幅有所減小。超聲振動的加入也減小了磨削表面的粗糙度值，隨著砂輪磨損加劇，磨削表面粗糙度變化不大。
        該報告簡述了目前常用潤滑油的局限性及納米金剛石潤滑油的獨特優(yōu)勢。使用SRV往復式摩擦磨耗試驗機測試了其減摩抗磨效果。結(jié)果表明咬合時間和磨痕深度均可顯著減少。

        該報告分析了近幾年來鉆探工程中出現(xiàn)的難題，針對熱壓金剛石鉆頭研究和應用中的熱點，以實踐為依據(jù)，總結(jié)出點滴認識。提出了冷壓成型和制粒技術(shù)的應用以及冷壓和熱壓方法相結(jié)合的燒結(jié)工藝，提出了鉆進堅硬致密巖石鉆頭的設計思路，提出了用熱壓鉆頭替代電鍍鉆頭的設計與制造方法。同時認為，鉆頭的性能、巖石的性質(zhì)和鉆進工藝技術(shù)是不可分割的系統(tǒng);鉆頭的設計與選型離不開巖石的性質(zhì)與鉆進工藝技術(shù)。這些結(jié)論對于鉆頭制造商和用戶都是有益的啟示。
        該報告對比了不同燒結(jié)溫度下WC-Cu基配方體系的物理力學性能及WC-663Cu基配方體系的相關(guān)性能指標，為新工藝下制作深孔鉆頭確定了一組基礎配方。研究結(jié)果表明，850℃燒結(jié)溫度下，WC-Cu配方體系具有較好的綜合力學性能;WC-Cu基配方具有相較于WC-663Cu基配方更好的抗彎強度、抗沖擊韌性、耐磨損性及對金剛石顆粒的包鑲強度。

        該報告采用電解鐵粉、羥基鐵粉、P-Fe粉、還原鐵粉、白口鑄鐵粉及灰口鑄鐵粉6種不同的鐵粉制備金剛石磨塊對陶瓷地板磚進行磨削，其鋒利度和耐磨時間表現(xiàn)出較大的差異。文中分析了這些差異產(chǎn)生的原因，并認為選擇合理的鐵粉可顯著優(yōu)化金剛石磨塊的性能。

        該報告重點介紹了近幾年國內(nèi)六面頂壓機在增壓源、超壓及泄壓技術(shù)上的新進展，詳細分析了雙作用往復式增壓器的原理及應用，展現(xiàn)了比例溢流閥和比例流量閥在超壓速度控制中的原理，分析了比例截止閥在慢泄壓上的應用。

        首先用SolidWorks軟件，按照設計要求，建立鉸鏈梁系統(tǒng)的三維實體模型。其次，在ANSYS Workbench軟件中建立有限元分析模型并進行靜力分析，得到了金剛石壓機結(jié)構(gòu)在工況下的應力分布及變形情況。再次，將模型轉(zhuǎn)換成參數(shù)化模型導入到ANSYS Work-bench中，通過對鉸鏈梁結(jié)構(gòu)特點和受力情況的分析，以零件體積和幾處應力較大處的應力值為目標，選擇其主要的結(jié)構(gòu)尺寸為設計變量(如缸體的底部倒角，凸耳的厚度、兩凸耳間距離及凸耳上、下的倒角大小等)，力求在盡量不增加材料用量的情況下，降低應力值。最后為減輕凸耳和缸體連接處的應力集中現(xiàn)象，在連接處增加兩處圓角，并對兩處圓角半徑進行優(yōu)化。

        該報告為新型金剛石六面頂壓機的研制提供了一種準確、可靠的設計方法。借助ANSYSWorkbench這一CAE平臺，有助于提高機械零件的設計和分析水平，縮短開發(fā)周期，節(jié)約成本，對金剛石壓機的設計和改進有著重要的意義。

        隨著全球科技的發(fā)展，金剛石的應用領域從過去傳統(tǒng)的地質(zhì)鉆探、石材切割等向越來越多的行業(yè)發(fā)展，如航空航天、航船、高速鐵路、汽車制造、半導體、太陽能等，細顆粒金剛石的需求急速增長。過去我國因沒有此類品種的生產(chǎn)因此從國外大量進口，如今國內(nèi)好幾家大型金剛石生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)過多年的研發(fā)，已能批量生產(chǎn)出細顆粒（400~1200目）金剛石了。筆者所在的企業(yè)通過調(diào)查了解到生產(chǎn)此類金剛石的企業(yè)因為沒有合適細顆粒的選形設備進行有效的選形，只能使用原有的機型進行多次復選，但效果仍不理想，特別是到600目以細時基本上選形不出，混料的現(xiàn)象十分嚴重，使企業(yè)經(jīng)營銷售特別是產(chǎn)品價格受到極大地影響，迫切需要一款新型的選形設備解決上述難題。

       為此我廠從2009年起成立研制小組研發(fā)專門用于對細顆粒的金剛石進行選形的選形機。本文將該機的性能、技術(shù)指標以及研制中的一些細節(jié)介紹給大家。
        隨著新材料開發(fā)和合成材料技術(shù)的蓬勃發(fā)展，CFRP復合材料因具有高比強度、高比模量、抗疲勞性能好、耐熱性能優(yōu)良等特點，廣泛應用于航空、航天、新能源、汽車等諸多領域。但采用傳統(tǒng)的切削刀具加工CFRP復合材料時，刀具使用壽命短、加工效率低、加工質(zhì)量差。鑒于PCD刀具具有獨特的高硬度、高耐磨性等優(yōu)勢，本文通過分析CFRP復合材料的機械切削加工特性，微觀破壞機理、PCD潛孔鉆幾何參數(shù)對CFRP復合材料的加工質(zhì)量的影響，開發(fā)了復合材料加工專用的PCD鉆削刀具，為CFRP復合材料的加工提供了一定的幫助。

        為了提高超硬材料樹脂磨具的耐熱性及強度，本文采用桐油來改性酚醛樹脂(PF),綜合熱分析表明改性PF在100~320℃間失重6.30% , 320~600℃間失重62.42%，普通PF分別失重16.34%和74.31% ,桐油改性PF熱穩(wěn)定性得到了很大提高。FIIR分析表明，桐油成為聚合物結(jié)構(gòu)的一部分。力學測試結(jié)果表明，桐油改性較大程度改善了PF的韌性，當桐油的添加量為14%，苯酚/甲醛的摩爾比為1:1.2時，其沖擊強度達到了11.31kJ/m2、提高了35.5%，抗折強度達到了25.4MPa、提高了53%。

        采用射頻等離子體增強化學氣相沉積(RF-PECVD )輔助熱絲化學氣象沉積(HF-CVD )，即RF-HFCVD，以CH4, H2, Ar為氣源，在AF1鎢鋼剃須刀刃上，沉積納米級金剛石薄膜。研究了沉積壓力、CH4/H2流量比的變化對薄膜沉積的影響，采用掃描電鏡(SEM )、拉曼光譜( Raman)對薄膜的形貌和成分分析，利用Rockwell硬度計測試了膜基結(jié)合力。結(jié)果表明，沉積壓力、CH4/H2流量比的變化對金剛石膜的表面狀況影響很大，薄膜中sp3，含量呈現(xiàn)先升高后降低的變化，并在700Pa, 5.5%的碳氫比時達到最大值。壓痕測試發(fā)現(xiàn)薄膜有微刁•的裂紋，膜基結(jié)合強度良好。

        報告分三個部分，介紹了PDC發(fā)展史、國內(nèi)PDC現(xiàn)狀和PDC產(chǎn)品技術(shù)方向。在PDC發(fā)展史簡介中，國外主流制造商為當時的美國EG公司超級磨料磨具部和南非EeBeers公司，他們均采用年輪式兩面頂壓機來生產(chǎn)PDC；中國PDC發(fā)展，首先由鄭州磨料磨具磨削研究所于1986年在機械委科技司申請立項，1987年完成“高品級多晶金剛石-硬質(zhì)合金復合材料的研究”，1988年中試，取得成果，并小批量投放市場，在國內(nèi)首先推廣使用。同時報告還介紹了國內(nèi)PDC的尺寸規(guī)格、產(chǎn)品性能、總體水平；以及有關(guān)PDC產(chǎn)品技術(shù)的方向，包括PDC制造技術(shù)、新結(jié)合劑甚至無結(jié)合劑的PDC和針對油用PDC的一些新的檢測方法。

        報告通過PCBN合成-刀具制備-切削實驗的系統(tǒng)研究，探討了加工鈦合金用PCBN刀具合成工藝與結(jié)合劑配方和刀具磨損的關(guān)系。實驗分別采用純金屬結(jié)合劑、純陶瓷結(jié)合劑、金屬-陶瓷結(jié)合劑制備了PCBN，對鈦合金TC4進行切削實驗，結(jié)果表明金屬結(jié)合劑PCBN刀片車削鈦合金的性能最好、工件表面質(zhì)量最好。刀具主要是后刀面磨損，前刀面磨損較少。

        報告試驗了不同硫化溫度下金剛石繩鋸黏合橡膠硫化特性、物理性能及與串珠之間黏接力，結(jié)果表明提高硫化溫度可縮短硫化時間、提高生產(chǎn)效率；不同硫化溫度對膠料的物理機械性能等無明顯影響，在等效的硫化時間性能基本相當，165℃下性能只略有降低，但穩(wěn)定時間縮短。
        在金剛石工具制作過程中，需要對原材料的配比和生產(chǎn)的成品進行大量的檢測。 X射線熒光光譜分析法是現(xiàn)代常規(guī)分析中的一種重要方法，具有快速、準確的特點。報告詳細闡述了X射線的定義和產(chǎn)生機理、X射線熒光光譜的產(chǎn)生機理和定性定量分析方法，并著重研究了X射線熒光光譜分析技術(shù)在金剛石工具制作過程中的應用途徑，為金剛石工具的高效和穩(wěn)定切削提供了可靠的質(zhì)量保障。

        報告說明了深孔鉆對經(jīng)濟發(fā)展的重要性和我國礦產(chǎn)資源的特點，從深孔鉆復雜性、鉆頭特點、超細粉末應用等方面詳細闡述了發(fā)展深孔鉆頭應該注意的問題，并綜述了深孔鉆頭的生產(chǎn)制作方法和幾種應用于深孔鉆的鉆頭，指出應積極開發(fā)深孔鉆頭和深孔鉆探技術(shù)。

        報告主要介紹了對于無壓燒結(jié)的金剛石圓鋸片，選擇多粒徑混合制式同性Fe粉對胎體性能的影響。通過對胎體洛氏硬度、抗彎強度、燒結(jié)后SEM組織分析和試切，得出以下結(jié)論:在同一配方體系中，當單質(zhì)Fe粉含量在胎體配方中占總含量的50%~60%時，采用多粒徑混合制式同性Fe粉可以提高胎體的硬度、抗彎強度，鋸片的鋒利度及壽命也有所改善。

        在激光焊接中最大的缺陷就是容易產(chǎn)生氣孔，報告通過對改善過渡層配方設計以有效降低燒結(jié)溫度和減少氣孔產(chǎn)生的研究，從而優(yōu)化激光焊接的焊縫強度和外觀質(zhì)量。經(jīng)實驗得出結(jié)論：在激光焊接氣刀頭的過渡層中適當加入Mn，有利于減少氣孔的產(chǎn)生，有效降低燒結(jié)溫度，避免過高額的燒結(jié)溫度對工作層金剛石的損害。

       報告試驗了國外兩家公司及國內(nèi)三家公司的羰基鐵粉，通過對比粒度分布、壓制廢品率及切割性能，顯示當羰基鐵粉粒度分布控制在一定范圍時，可以獲得較好的壓制成型性及使用性能。