CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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金属包覆FeCuNi粉末对金刚石工具胎体性能的影响

曹新民 鲍丽 李振 程传卫 陈鹏 潘建军 于奇 于新泉 陈生超

曹新民, 鲍丽, 李振, 程传卫, 陈鹏, 潘建军, 于奇, 于新泉, 陈生超. 金属包覆FeCuNi粉末对金刚石工具胎体性能的影响[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2024, 44(5): 581-587. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0174
引用本文: 曹新民, 鲍丽, 李振, 程传卫, 陈鹏, 潘建军, 于奇, 于新泉, 陈生超. 金属包覆FeCuNi粉末对金刚石工具胎体性能的影响[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2024, 44(5): 581-587. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0174
CAO Xinmin, BAO Li, LI Zhen, CHENG Chuanwei, CHEN Peng, PAN Jianjun, YU Qi, YU Xinquan, CHEN Shengchao. Effect of metal coated FeCuNi powder on properties of diamond tool matrix[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2024, 44(5): 581-587. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0174
Citation: CAO Xinmin, BAO Li, LI Zhen, CHENG Chuanwei, CHEN Peng, PAN Jianjun, YU Qi, YU Xinquan, CHEN Shengchao. Effect of metal coated FeCuNi powder on properties of diamond tool matrix[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2024, 44(5): 581-587. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0174

金属包覆FeCuNi粉末对金刚石工具胎体性能的影响

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0174
基金项目: 国家自然科学基金“超多元组分钎料的逆向强化调控机制及其钎焊行为”(52005452)。
详细信息
    作者简介:

    曹新民,男,1969年生,本科。主要研究方向:制备金刚石工具用混料、冷压、热压及相关成套设备,金刚石工具用合金粉末。E-mail:zzjxyjs@126.com

    通讯作者:

    陈生超,男,1987年生,在读博士,工程师。主要研究方向:金属材料及热处理。E-mail:csc19871012@163.com

  • 中图分类号: TG74

Effect of metal coated FeCuNi powder on properties of diamond tool matrix

  • 摘要: 为解决Co基金刚石工具成本高,Fe基金刚石工具烧结温度高、把持力弱、胎体易烧死等问题,通过化学法将Cu、Sn、Bi等金属分别包覆于FeCuNi合金粉末表面,制备成金属包覆FeCuNi合金粉末。结果表明:配方中添加金属包覆FeCuNi合金粉末后,三点抗弯强度提高近20%;金属包覆FeCuNi合金粉末烧结过程中,FeCuNi颗粒表面的Sn、Bi率先熔化,与Cu反应形成的Cu-Sn、Cu-Bi等液相能够形成连续的网络状结构,将FeCuNi、Fe、Ni等颗粒包裹和黏结,使得金刚石工具胎体的成分和组织结构分布更加均匀、更加致密,避免了成分偏析的发生。通过以上试验得到初步结论,金属包覆FeCuNi合金粉末可等效替代贵重金属Co,极大地降低金刚石工具生产成本,具有显著的经济效益。

     

  • 图  1  Cu包覆FeCuNi合金面扫描元素分布图

    Figure  1.  Scanning element distribution of Cu-coated FeCuNi alloy

    图  2  Sn包裹FeCuNi合金面扫描元素分布图

    Figure  2.  Scanning element distribution of Sn-coated FeCuNi alloy

    图  3  Bi包裹FeCuNi合金面扫描元素分布图

    Figure  3.  Scanning element distribution of Bi-coated FeCuNi alloy

    图  4  不同配方烧结胎体显微形貌照片

    Figure  4.  Microstructures of sintered matrix with different formulations

    表  1  FeCuNi合金粉末基本性能

    Table  1.   Properties of FeCuNi alloy powder

    合金粉末 Fe质量分数
    ω1 / %
    Cu质量分数
    ω2 / %
    Ni质量分数
    ω3 / %
    理论密度
    ρ / (g·cm−3)
    FeCuNi 64.50 28.50 7.00 8.08
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    表  2  金刚石工具胎体配方

    Table  2.   Formulation of diamond tool matrix

    配方 质量分数 ω / %
    Co Fe Cu Sn Ni 合金粉末
    配方A 30.00 36.00 26.00 8.00
    配方B 40.70 17.50 8.00 3.80 30.00(FeCuNi-Cu)
    配方C 40.70 17.50 8.00 3.80 30.00(FeCuNi-Sn)
    配方D 40.70 17.50 8.00 3.80 30.00(FeCuNi-Bi)
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    表  3  不同配方金刚石工具胎体性能

    Table  3.   Performance of diamond tool matrix with different formulations

    配方硬度 H /HRB抗弯强度 σ /MPa
    配方A110945
    配方B1061080
    配方C1071067
    配方D1061120
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    表  4  配方A烧结胎体能谱分析

    Table  4.   Energy spectrum analysis of sintered matrix of formula A

    序号 Cu质量分数
    ω1' / %
    Sn质量分数
    ω2' / %
    Ni质量分数
    ω3' / %
    Fe质量分数
    ω4' / %
    相点1 54.36 32.26 11.77 1.61
    相点2 78.82 14.41 3.47 3.30
    相点3 15.10 5.59 79.31
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    表  5  添加金刚石胎体抗弯强度

    Table  5.   Bending strength of adding diamond matrix

    配方 抗弯强度
    (未添加金刚石)
    $ {\sigma }_{1} $ / MPa
    抗弯强度
    (添加金刚石)
    $ {\sigma }_{2} $ / MPa
    抗弯强度损失率
    η / %
    配方A 945 718 24
    配方B 1080 885 18
    配方C 1067 886 17
    配方D 1120 930 17
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-10-23
  • 修回日期:  2023-10-08
  • 录用日期:  2023-10-08
  • 网络出版日期:  2024-11-20
  • 刊出日期:  2024-10-01

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