Ti3SiC2/青铜复合结合剂金刚石烧结体的制备与研究

来源 :燕山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Augustin413
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青铜结合剂磨具广泛应用于硬脆材料的加工中,随着科技发展,加工要求的提高,青铜结合剂磨具常见的自锐性差、易堵塞等问题严重制约了工作效率与发展前景。为解决青铜结合剂磨具在磨削过程中存在的问题,因此需要研发出一种力学性能良好,对金刚石磨料颗粒把持强度高,自锐性强的新型青铜结合剂磨具。许多研究者通过加入第二相制备复合结合剂来改善性能,Ti3SiC2因其独特的结构,同时具备金属材料性能与陶瓷材料性能,因此具有优良添加相的潜质,是新型青铜结合剂磨具开发中的新思路。以6733铜锡合金粉与8020铜锡合金粉为基础结合剂原料,Ti3SiC2为添加相制备Ti3SiC2/青铜复合结合剂,通过放电等离子烧结(SPS)对其进行烧结。以抗折强度为判据考察了复合结合剂的烧结温度范围;采用三点弯曲法测试试样的抗折强度,洛氏硬度计测试试样的硬度,容重仪测试试样的干重、湿重、浮重并通过阿基米德排水法计算出试样的体积密度与显气孔率;利用X射线衍射仪分析物相组成,金相显微镜观察组织结构。研究结果表明:在相应烧结温度范围内,Ti3SiC2与基础结合剂达到致密烧结,Ti元素有不同程度的扩散行为。当Ti3SiC2添加量为30 vol.%时,两种复合结合剂的综合性能优良。6733+Ti3SiC2复合结合剂在685℃烧结时,抗折强度最大,达到252.5 MPa,硬度为90.16 HRB,显气孔率为0.28%,试样烧结致密。8020+Ti3SiC2复合结合剂在烧结温度范围内,状态稳定,抗折强度都达到540 MPa以上,硬度达到82 HRB左右,显气孔率在1.5%以下,并且各项性能随温度变化波动较小。以Ti3SiC2添加量为30 vol.%的8020+Ti3SiC2复合结合剂为基础,通过放电等离子烧结与热压烧结(HP)两种方式制备不同金刚石浓度的烧结体。并从金刚石浓度、烧结温度、烧结方式对试样的力学性能、体积密度及显气孔率等产生的影响进行分析和讨论。随着金刚石浓度升高,试样的抗折强度降低,硬度升高,体积密度下降。当金刚石浓度为50%时,SPS制备的试样的抗折强度最大值为454.9 MPa,而HP制备的试样抗折强度最大值为356 MPa,相比于SPS制备的试样抗折强度下降了21.7%。
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