青銅結(jié)合劑磨具廣泛應(yīng)用于硬脆材料的加工中,隨著科技發(fā)展,加工要求的提高,青銅結(jié)合劑磨具常見的自銳性差、易堵塞等問題嚴(yán)重制約了工作效率與發(fā)展前景。為解決青銅結(jié)合劑磨具在磨削過程中存在的問題,因此需要研發(fā)出一種力學(xué)性能良好,對金剛石磨料顆粒把持強(qiáng)度高,自銳性強(qiáng)的新型青銅結(jié)合劑磨具。許多研究者通過加入第二相制備復(fù)合結(jié)合劑來改善性能,Ti₃SiC₂因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu),同時具備金屬材料性能與陶瓷材料性能,因此具有優(yōu)良添加相的潛質(zhì),是新型青銅結(jié)合劑磨具開發(fā)中的新思路。以6733銅錫合金粉與8020銅錫合金粉為基礎(chǔ)結(jié)合劑原料,Ti₃SiC₂為添加相制備Ti₃SiC₂/青銅復(fù)合結(jié)合劑,通過放電等離子燒結(jié)（SPS）對其進(jìn)行燒結(jié)。以抗折強(qiáng)度為判據(jù)考察了復(fù)合結(jié)合劑的燒結(jié)溫度范圍;采用三點(diǎn)彎曲法測試試樣的抗折強(qiáng)度,洛氏硬度計測試試樣的硬度,容重儀測試試樣的干重、濕重、浮重并通過阿基米德排水法計算出試樣的體積密度與顯氣孔率;利用X射線衍射儀分析物相組成,金相顯微鏡觀察組織結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

金剛石晶體結(jié)構(gòu)

第1章緒論9所以，若溫度設(shè)定在熔融溫度以上，則試樣的體積會先發(fā)生膨脹現(xiàn)象，然后收縮。MenapaceC研究了燒結(jié)Cu-Sn合金的密度和孔形對其軸向抗壓強(qiáng)度的影響[38]。Dabritzs通過金相分析研究了Cu-Sn合金熱壓燒結(jié)過程中的金屬間化合物[39]，以及相的形成和變化。Sadi-Karagoz通過表征金剛石刀具的微觀結(jié)構(gòu)，表征金剛石刀具在切削各種巖石時的缺陷，對優(yōu)化金剛石刀具性能進(jìn)行了研究[40]。認(rèn)為金剛石工具熱壓過程中的壓力、溫度、燒結(jié)時間等參數(shù)決定了其性能。基體的理想狀態(tài)是在不腐蝕金剛石磨粒的情況下牢牢控制金剛石。1.4鈦硅碳性能及其應(yīng)用1960年HansNowotny等人發(fā)現(xiàn)了多種三元C/N化物，并稱這類新型物質(zhì)為“H-”相，主要涵蓋Ti3AlC2、Ti3SiC2、Ti3GeC2、Ti2SnC等。1996年，美國Drexel大學(xué)的Barsoum等人通過熱壓工藝合成了Ti3SiC2，研究的逐步深入使得Ti3SiC2的優(yōu)異性能被發(fā)現(xiàn)并廣泛報道，這類材料開始在世界范圍內(nèi)成為新的研究關(guān)注點(diǎn)。1.4.1鈦硅碳的結(jié)構(gòu)與性能隨著研發(fā)的深入，大量具備類似鈦硅碳晶體結(jié)構(gòu)與性能的物質(zhì)被命名為“Mn+1AXn相”或“MAX相”，M一般為Sc、Ti、V等過渡金屬元素，A為Si、Ga、Ge等主族元素，X為C或N；n為1，2或3。根據(jù)n值的不同，可以分為211（Ti2SnC、Ti2AlC、Ti2AlN）、312（Ti3SiC2、Ti3AlC2、Ti3GeC2）和413（Ti4AlC3、Ti4SiC3）相三大類[41]。圖1-3為211、312和413相MAX材料的晶體結(jié)構(gòu)示意圖[42]。圖1-3MAX相的晶體結(jié)構(gòu)圖：（a）211、（b）312、（c）413

第1章緒論11研究結(jié)果表明，Ti3SiC2可以與銅材料良好復(fù)合，也可以作為一種新型結(jié)合劑與磨粒復(fù)合，因此Ti3SiC2可以作為一種良好的添加相來改善青銅結(jié)合劑金剛石磨具[52]。1.5放電等離子燒結(jié)與熱壓燒結(jié)技術(shù)1.5.1放電等離子燒結(jié)技術(shù)放電等離子燒結(jié)（SparkPlasmaSintering）是一種以直流脈沖電源為能源的熱壓燒結(jié)技術(shù)，成為材料合成與加工領(lǐng)域的一種新制備方式。相比于傳統(tǒng)燒結(jié)技術(shù)低、它的升溫速度快、需要的燒結(jié)溫度較低、燒結(jié)時間縮短的特點(diǎn)，可以滿足梯度燒結(jié)的需要，并且制備的試樣組織均勻，晶粒由于燒結(jié)時間短，來不及長大，比較細(xì)校燒結(jié)后可以保持原始材料的自然狀態(tài)，并能獲得高致密度燒結(jié)體[53,54]。SPS結(jié)過程包括兩個部分：粉末在壓力的作用下緊密堆積，工件兩端的存在的高強(qiáng)脈沖電壓擊穿粉末氧化膜，發(fā)生輕微放電，該階段被稱為輕壓追蹤-放電活化階段；第一階段結(jié)束后，因?yàn)榉勰┍环烹娀罨诒容^低的壓力和溫度下粉末便可以達(dá)到高致密的狀態(tài)，稱之為重壓成型-熱塑變形階段。目前SPS的燒結(jié)機(jī)理還不是十分明晰，其機(jī)理可以認(rèn)為是粉末間放電產(chǎn)生的自發(fā)熱效果與存在熱壓燒結(jié)的焦耳熱和加壓產(chǎn)生的塑性變形促進(jìn)燒結(jié)共同作用的結(jié)果[55-59]。－圖1-4放電過程中粉末粒子對的模型如圖1-4，展示了放電過程中粉末粒子發(fā)生的變化，當(dāng)電極通入直流脈沖電流時，瞬間產(chǎn)生的放電等離子體使燒結(jié)體內(nèi)部顆粒自身產(chǎn)生焦耳熱并使顆粒表面活化，這-負(fù)極---++++正極++++----氣體氣體絕緣層絕緣層電漿

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]玻璃料對銅基金屬結(jié)合劑性能及結(jié)構(gòu)的影響[J]. 謝育波,侯永改,李文鳳,宋英桃,蘇凱.  人工晶體學(xué)報. 2018(11)
[2]金屬陶瓷粘結(jié)劑的研究進(jìn)展[J]. 葉旋,涂華錦,鐘燕輝,何政浩.  熱加工工藝. 2017(24)
[3]燒結(jié)溫度對陶瓷/青銅結(jié)合劑性能與顯微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 謝育波,侯永改,李文鳳,黃慶飛,丁志靜.  人工晶體學(xué)報. 2017(08)
[4]金剛石對青銅基砂輪胎體燒結(jié)機(jī)制影響的探討[J]. 葉有明,張元松.  湖南有色金屬. 2015(06)
[5]層狀陶瓷材料MAX相的摩擦學(xué)性能研究進(jìn)展[J]. 朱元元,周愛國,昝青峰,王李波.  材料導(dǎo)報. 2014(17)
[6]不同鍍層金剛石與銅基粉末燒結(jié)制備的鋸片刀頭性能及機(jī)理[J]. 劉世敏,韓麗,馬瑞娜.  材料保護(hù). 2013(03)
[7]CuSn20粉末燒結(jié)體的微觀分析及力學(xué)性能研究[J]. 申寧寧,陳哲,劉一波,徐良,劉少華.  金剛石與磨料磨具工程. 2013(01)
[8]CeO2、La2O3、Y2O3和V2O5對Co-Cu-Sn-Fe超硬工具胎體力學(xué)性能的影響[J]. 鄒文俊,韓平,郭森林,肖福仁,彭進(jìn).  超硬材料工程. 2012(05)
[9]元素Cu對Co基配方的性能影響[J]. 楊理清,張延軍,羅文來.  超硬材料工程. 2012(04)
[10]銅基結(jié)合劑金剛石節(jié)塊的燒結(jié)和性能研究[J]. 肖長江,栗正新,鄧相榮,楊雪峰,宋冬冬.  工具技術(shù). 2011(10)

博士論文
[1]金屬—陶瓷復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪制備及性能研究[D]. 宋冬冬.湖南大學(xué) 2017
[2]花崗石超大切深鋸切機(jī)理與技術(shù)研究[D]. 李遠(yuǎn).華僑大學(xué) 2004

碩士論文
[1]金剛石磨具用陶瓷/銅基金屬結(jié)合劑的制備與表征[D]. 謝育波.河南工業(yè)大學(xué) 2019
[2]放電等離子燒結(jié)制備MAX/cBN復(fù)合材料[D]. 陳輝.燕山大學(xué) 2019
[3]低溫陶瓷/鐵基金屬結(jié)合劑的制備與表征[D]. 李廣鋒.河南工業(yè)大學(xué) 2017
[4]cBN磨具用低溫金屬/陶瓷結(jié)合劑的制備與表征[D]. 馬加加.河南工業(yè)大學(xué) 2016
[5]Ti3SiC2替代石墨對銅基摩擦材料性能的影響[D]. 張興旺.燕山大學(xué) 2013
[6]陶瓷—金屬結(jié)合劑金剛石磨具的制備與性能研究[D]. 王志起.湖南大學(xué) 2012
[7]金剛石鉆頭熱壓燒結(jié)工藝研究[D]. 張義東.中南大學(xué) 2010
[8]立方氮化硼磨具用金屬陶瓷復(fù)合結(jié)合劑研究[D]. 程利霞.天津大學(xué) 2008



本文編號：3219163