【摘要】：隨著科學技術的發(fā)展和社會的進步,燒結金屬結合劑金剛石工具的應用越來越廣泛,但是金屬結合劑對金剛石磨料把持強度弱成為影響工具使用壽命的最主要因素。圍繞金剛石磨料的把持強度這個關鍵問題,論文提出了利用高溫釬焊技術對金剛石磨料進行表面金屬化處理的新工藝,即金剛石磨料預釬焊工藝,利用此工藝制備了預釬焊金剛石磨料及其工具。本文完成的具有創(chuàng)新意義的研究工作主要包括:(1)開發(fā)出金剛石磨料預釬焊工藝,采用添加了Cu Ce合金粉的Ni Cr合金復合釬料和Cu Sn Ti合金釬料分別制備了預釬焊金剛石,分析了預釬焊金剛石的抗壓強度,兩種釬料對金剛石所造成的強度損失分別為12%和4.6%,均滿足使用要求。(2)確定了復合釬料中Ni Cr合金含量的最佳范圍為30%~35%。利用掃描電鏡、能譜儀和X射線衍射儀分析了預釬焊金剛石的結合區(qū)域微結構、預釬焊金剛石節(jié)塊的結合區(qū)域以及節(jié)塊斷口。結果表明,添加了Cu Ce合金粉的Ni Cr合金復合釬料與金剛石形成了化學結合,Ni Cr合金預釬焊金剛石節(jié)塊的界面結合強度高于無預釬焊金剛石節(jié)塊。(3)確定了Cu Sn Ti合金預釬焊金剛石的平均增重系數(shù)不宜超過6.4%。利用掃描電鏡、能譜儀和X射線衍射儀分析了預釬焊金剛石的結合區(qū)域微結構、預釬焊金剛石節(jié)塊的結合區(qū)域以及節(jié)塊斷口。結果表明,Cu Sn Ti合金釬料與金剛石形成了化學結合,Cu Sn Ti合金預釬焊金剛石節(jié)塊的界面結合強度高于無預釬焊金剛石節(jié)塊。(4)利用ANSYS有限元仿真研究了金剛石磨粒的幾何形態(tài)、磨料濃度、碳化物層厚度以及預釬焊層面積等因素分別對預釬焊金剛石節(jié)塊的整體應力分布及其力學性能的影響規(guī)律,仿真結果的變化趨勢與試驗結果一致。(5)采用預釬焊金剛石磨粒制備了開槽磨輪,進行了無預釬焊金剛石磨輪、Ni Cr合金復合釬料預釬焊金剛石磨輪和Cu Sn Ti合金預釬焊金剛石磨輪的加工性能試驗研究。結果表明:添加了Cu Ce合金粉的Ni Cr合金復合釬料中Ni Cr合金的含量為35%或30%時,磨輪的綜合加工性能最好;當Cu Sn Ti合金預釬焊金剛石的平均增重系數(shù)為6.4%時,磨輪的鋒利度和使用壽命均最高;兩種預釬焊金剛石磨輪的加工性能均優(yōu)于無預釬焊金剛石磨輪。
[Abstract]:With the development of science and technology and the progress of society, the application of sintered metal binder diamond tools is becoming more and more extensive, but the weak holding strength of metal binders to diamond abrasives is the most important factor that affects the service life of tools. Focusing on the key problem of holding strength of diamond abrasives, a new technology of surface metallization of diamond abrasives using high temperature brazing technology, I. E. diamond abrasive prebrazing technology, is put forward in this paper. The prebrazing diamond abrasive and its tools were prepared by this process. The main work of this paper is as follows: (1) the pre-brazing process of diamond abrasive is developed, and the pre-brazing diamond is prepared by using the Ni / Cr alloy composite solder and the Cu / Sn / Ti alloy brazing filler metal, respectively, which have been added with Cu / C _ e alloy powder, and the results are as follows: (1) the diamond pre-brazing technology is developed. The compressive strength of pre-brazed diamond is analyzed. The strength losses caused by the two kinds of brazing filler metals to diamond are 12% and 4.6%, respectively, which meet the requirements of application. (2) the optimum range of Ni / Cr alloy content in the composite brazing alloy is determined to be 30% and 35% respectively. The microstructure of the bonding zone of prebrazed diamond, the bonding area of prebrazed diamond and the fracture surface of pre-brazed diamond were analyzed by means of scanning electron microscope, energy spectrometer and X-ray diffractometer. The results show that The interfacial bonding strength of the chemically bonded Ni / Cr alloy pre-brazed diamond knots is higher than that of the non-brazed diamond knots. (3) the pre-brazing of Cu, Sn and Ti alloys has been determined. The average weight gain coefficient of diamond should not exceed 6.4. The microstructure of the bonding zone of prebrazed diamond, the bonding area of prebrazed diamond and the fracture surface of pre-brazed diamond were analyzed by means of scanning electron microscope, energy spectrometer and X-ray diffractometer. The results show that the interfacial bonding strength of the pre-brazed diamond knots formed between the brazing alloy and the diamond is higher than that of the non-brazed diamond segment. (4) the geometry of diamond abrasive particles is studied by ANSYS finite element simulation. The effects of abrasive concentration, thickness of carbide layer and area of prebrazing layer on the overall stress distribution and mechanical properties of pre-brazed diamond joints are investigated. The variation trend of the simulation results is consistent with the experimental results. (5) the slotted grinding wheel is prepared by pre-brazing diamond abrasive particles. The machining properties of diamond grinding wheel without pre-brazing diamond grinding wheel and pre-brazing diamond grinding wheel with Cu _ (Sn) Ti alloy prebrazed with Ni / Cr alloy composite brazing alloy were studied. The results show that when the content of Ni / Cr alloy is 35% or 30%, the comprehensive processing property of grinding wheel is the best, and the average weight gain coefficient of pre-brazed diamond is 6.4%. The sharpness and service life of the grinding wheel are the highest, and the processing performance of the two pre-brazed diamond grinding wheels is better than that of the non-brazed diamond grinding wheel.
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG731

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本文編號：2194538