Ni基非晶钎料炉中钎焊金刚石微粉及其加工性能的研究

摘要

晶态 Ni基钎料固相线温度高，炉中钎焊制作钎焊微粉金刚石工具耗时长，处于高温环境中的金刚石磨粒极易产生热损伤，导致金刚石磨粒磨削性能下降。为了减少磨粒表面热损伤，同时提高钎料对金刚石磨粒的润湿性，增强金刚石与Ni基钎料之间的结合力，采用非晶Ni基钎料炉中加热制作钎焊微粉金刚石工具，旨在提高钎焊金刚石微粉工具的加工性能。
　　本研究以炉中加热制作钎焊金刚石微粉磨头为例进行原理性论证工作，完成了以下具有创新意义的结论：
　　（1） Ni基钎料热分析曲线显示晶态 Ni基钎料熔化温度区间大约为933℃~1044℃，非晶Ni基钎料的熔化温度区间大约为913℃~993℃，其熔化温度区间更窄，熔化速度更快，可以有效减少金刚石磨粒的热损伤。
　　（2）45钢基体粗糙度对Ni基钎料与基体之间的润湿性影响研究表明，随基体粗糙度的增加，非晶Ni基钎料在45钢基体上的润湿面积先升高后降低，晶态钎料则先减少后增加再减少，二者同时在基体粗糙度Ra为0.5μm时润湿面积最大。非晶 Ni基钎料的润湿面积随着钎焊温度的升高呈现出先升高后降低的变化趋势，当钎焊温度为950℃时，润湿面积最大为4.9cm2。
　　（3）非晶钎料金刚石磨头磨削工程陶瓷和 ZL102铝合金时的材料去除率分别为晶态钎料金刚石磨头的1.26倍和1.3倍，磨削加工225min后，磨削弧区温度比晶态钎料金刚石磨头分别低59℃和70℃。
　　（4）分别对已经磨削加工工程陶瓷和ZL102铝合金300min后的非晶钎料钎焊金刚石磨头进行SiC油石修锐，修锐后的非晶钎料金刚石磨头的工程陶瓷材料去除率相比于未修锐前提高了59％，ZL102铝合金的材料去除率提高了65%。
　　非晶 Ni基钎料的使用降低了微粉金刚石钎焊温度，优化了炉中钎焊金刚石工艺，提高了炉中钎焊金刚石微粉工具的磨削性能，对炉中钎焊金刚石微粉工具的广泛使用提供了理论和试验依据。

目录

1 绪 论

1.1 硬脆材料的精密磨削加工研究现状

1.2 金刚石工具的制备及研究现状

1.3 炉中钎焊金刚石工具研究现状

1.4 金刚石工具的修整方法及研究现状

1.5 炉中钎焊金刚石使用钎料的研究现状

1.6 本课题的构想和可行性

1.7 本课题研究的目的、意义及拟开展的工作

2 试验方法

2.1 钎焊试验材料

2.2 炉中钎焊试验装置

2.3 磨削试验装置

2.4 磨削测温装置

2.5 试验工艺路线

2.6 试样表征分析

3 Ni基钎料理化分析及其炉中钎焊润湿性研究

3.1 晶态Ni基钎料物相分析及热分析

3.2 非晶Ni基钎料热分析及物相分析

3.3 Ni基钎料与钢基体润湿性研究

3.4 Ni基钎料微观组织分析

3.5 本章小结

4 Ni基钎料炉中钎焊金刚石磨头的研究

4.1 Ni基钎料炉中钎焊金刚石磨头工艺路线

4.2 Ni基钎料与基体钎焊界面结构

4.3 Ni基钎料与金刚石磨粒润湿性研究

4.4 Ni基钎料与金刚石磨粒钎焊层元素面扫描

4.5 Ni基钎料钎焊后金刚石磨粒表面形貌与能谱分析

4.6 Ni基钎料钎料层表面硬度

4.7 本章小结

5 Ni基钎料炉中钎焊金刚石磨头的修锐与磨削试验

5.1 金刚石磨头磨削机理研究

5.2 金刚石磨头磨削弧区温度研究

5.3金刚石磨头的修锐

5.4 钎焊金刚石磨头材料去除率与弧区温度的研究

5.5 油石修锐对金刚石磨头磨削性能的影响

5.6 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 主要展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文

攻读硕士学位期间参与项目及获奖

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