CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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Y2O3对铁基金刚石工具性能的影响

温禄 周强 罗莉 潘锡翔 吴劲频

温禄, 周强, 罗莉, 潘锡翔, 吴劲频. Y2O3对铁基金刚石工具性能的影响[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2022, 42(5): 560-566. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0046
引用本文: 温禄, 周强, 罗莉, 潘锡翔, 吴劲频. Y2O3对铁基金刚石工具性能的影响[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2022, 42(5): 560-566. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0046
WEN Lu, ZHOU Qiang, LUO Li, PAN Xixiang, WU Jinpin. Effect of Y2O3 on properties of iron-based diamond tools[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2022, 42(5): 560-566. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0046
Citation: WEN Lu, ZHOU Qiang, LUO Li, PAN Xixiang, WU Jinpin. Effect of Y2O3 on properties of iron-based diamond tools[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2022, 42(5): 560-566. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0046

Y2O3对铁基金刚石工具性能的影响

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0046
基金项目: 江西赣州市重点研发计划一般项目(202101125021)
详细信息
    作者简介:

    温禄,男,1992年生,助理工程师。主要研究方向:粉末冶金和金刚石工具。E-mail:wen52lu@163.com

  • 中图分类号: TQ164; TG74

Effect of Y2O3 on properties of iron-based diamond tools

  • 摘要: 采用正交试验方法研究热压压力、烧结温度和Y2O3含量等3个因素对铁基胎体硬度、致密度、抗弯强度和断口微观形貌等的影响,并获得较优的烧结工艺参数。在此基础上,制备含Y2O3的铁基金刚石工具,并对其断口形貌、耐磨性和锋利度等进行检测及分析。结果表明:含Y2O3的铁基结合剂胎体,其相对密度和硬度的影响因素次序为Y2O3含量>烧结温度>热压压力,抗弯强度的影响因素次序为烧结温度>Y2O3含量>热压压力;且Y2O3能促进铁基金刚石胎体组织的致密化,降低其烧结温度。在烧结温度为780 ℃、热压压力为51 kN的较优烧结工艺下,适量的Y2O3能使金刚石工具的孔隙率减小、黏结状况改善,并增强黏结剂对金刚石磨粒的把持能力。

     

  • 图  1  试样相对密度随各因素及水平变化的趋势

    Figure  1.  Variation trend of relative densities of samples with factors and levels

    图  2  试样硬度随各因素及水平变化的趋势

    Figure  2.  Variation trend of hardness of samples with factors and levels

    图  3  试样抗弯强度随各因素及水平变化的趋势

    Figure  3.  Variation trend of flexural strengths of samples with factors and levels

    图  4  部分胎体试样断口形貌

    Figure  4.  Fracture morphologies of some matrix samples

    图  5  金刚石工具各试样断口形貌

    Figure  5.  Fracture morphology of diamond tool samples

    图  6  金刚石工具磨损面形貌

    Figure  6.  Morphologies of wear surface of diamond tools

    表  1  铁基胎体配方表(质量分数)

    Table  1.   Formula of iron-based matrix (mass fraction)

    配方编号CuSn15
    ω2 / %
    FeCu30
    ω3 / %
    FeCu40Ni12Sn7Co10
    ω4 / %
    Y2O3
    ω1 / %
    D27.0063.0010.000
    E26.9362.849.980.25
    F26.8762.689.950.50
    G26.8062.529.930.75
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    表  2  正交试验的因素和水平

    Table  2.   Factors and levels of orthogonal test

    水平因素
    热压压力
    F / kN
    A
    烧结温度
    θ / ℃
    B
    Y2O3质量分数
    ω1 / %
    C
    1437600
    2477800.25
    3518000.50
    4558200.75
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    表  3  胎体烧结试样正交试验方案及性能检测结果

    Table  3.   Orthogonal test scheme and performance test results of matrix sintered samples

    试验编号ABC相对密度 R1硬度 / HV抗弯强度 σ1 / MPa
    1# 1 1 1 0.950 4 225.48 934
    2# 1 2 2 0.949 1 283.00 1 003
    3# 1 3 3 0.947 9 230.48 930
    4# 1 4 4 0.993 8 241.00 1 163
    5# 2 1 2 0.935 6 230.00 896
    6# 2 2 1 0.954 2 246.03 999
    7# 2 3 4 0.989 1 221.00 1 058
    8# 2 4 3 0.960 8 215.00 1 096
    9# 3 1 3 0.946 5 209.73 913
    10# 3 2 4 0.984 8 220.93 1 027
    11# 3 3 1 0.957 7 241.48 1 013
    12# 3 4 2 0.948 5 277.90 957
    13# 4 1 4 0.973 3 230.13 1 062
    14# 4 2 3 0.952 4 232.80 934
    15# 4 3 2 0.959 6 246.50 1 066
    16# 4 4 1 0.967 0 272.50 1 186
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    表  4  正交试验结果的极差分析结果

    Table  4.   Range analysis results of orthogonal test results

    水平相对密度 R1硬度 / HV抗弯强度 σ1 / MPa
    ABCABCABC
    1 0.960 3 0.951 5 0.957 3 244.99 223.83 246.37 1008 951 1033
    2 0.959 9 0.960 1 0.948 2 228.01 245.69 259.35 1013 991 981
    3 0.959 4 0.963 6 0.951 9 237.51 234.86 222.00 978 1017 969
    4 0.963 1 0.967 5 0.985 3 245.48 251.60 228.26 1062 1101 1078
    极差值 0.003 7 0.016 1 0.037 0 17.48 27.77 37.35 84 150 109
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    表  5  金刚石胎体/工具试样性能测试结果

    Table  5.   Performance test results of diamond matrix/tool samples

    编号C胎体金刚石工具抗弯强度损失率
    η / %
    相对密度
    R1
    硬度 / HV抗弯
    强度
    σ1 / MPa
    相对密度
    R2
    硬度
    / HV
    抗弯
    强度
    σ2 / MPa
    D00.955 0220.501 050.350.984 9239.78755.3828.80
    E0.250.952 8201.001 022.250.978 3247.53651.2536.29
    F0.500.956 1210.00998.000.987 0245.00899.009.91
    G0.750.984 8220.931 027.000.994 9242.00791.7522.90
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    表  6  金刚石工具试样耐磨性测试结果

    Table  6.   Wear resistance test results of diamond tool samples

    试样编号C工具试样损耗的
    质量
    m1 / g
    砂轮损耗的
    质量
    m2 / g
    磨耗比
    R
    D00.1113.500.008 1
    E0.250.2711.800.022 9
    F0.500.2522.900.010 9
    G0.750.3021.800.013 8
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-14
  • 修回日期:  2022-07-05
  • 刊出日期:  2022-10-10

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