W对热压烧结铁基金刚石工具胎体组织性能的影响
DOI ：10.3969/j.issn.1009-0622.2018.03.012
W 对热压烧结铁基金刚石工具胎体组织性能的影响
周强1，2，3，杨树忠1，2，3，常德民1，3，魏世超1，3，罗
莉1，3
（1.国家离子型稀土资源高效开发利用工程技术研究中心，江西赣州34100；2.赣州有色冶金研究所，江西赣州341000；
3.江西离子型稀土工程技术研究有限公司，江西赣州341000）
摘要：采用机械合金化方法制备的铁基预合金粉作为主要结合剂，以金属w （W ）0%～6%为添加剂，通过热压烧
结方法制备金刚石工具胎体和金刚石/胎体材料，研究了W 对胎体及金刚石/胎体复合材料密度、硬度、抗弯强度、把持能力和显微组织的影响。结果表明：W 和金刚石的添加对热压烧结胎体及金刚石/胎体复合材料密度影响不大，随W 的添加量增加，胎体硬度增加；W 的添加，能够提高胎体对金刚石的把持能力，但随W 含量的进一步增加胎体对金刚石把持力下降；W 以颗粒形式弥散分布于Ni 、Fe 、Co 骨架相附近或内部，少量分布于粘结相内部，使胎体显微组织细化和均匀化，胎体断口出现W 颗粒脱嵌和穿晶解理。
关键词：机械合金化；热压烧结；W ；金刚石工具；显微组织中图分类号：TF146.4
文献标识码：A
第33卷第3期2018年6月
收稿日期：2018-04-04
资助项目：江西赣州市科技计划项目（赣市财教字[2017]179号）作者简介：周强（1988-），男，河南信阳人，工程师，主要从事粉末冶金材料的研究。
Ｖol.33，Ｎo.3
Jun.2018
Ｃｈina Ｔungsten Ｉndustrｙ0引言
金刚石俗称“金刚钻”，是由碳元素组成的晶体，
具有极高的热传导性、体积模量和断裂临界张应力，以及极低的热膨胀和摩擦系数[1-2]，是天然存在的最硬的物质，莫氏硬度为10，显微硬度可达100GPa ，被广泛应用于工艺品、地质钻探、建筑、机械加工、玻璃和珠宝加工等行业。金刚石工具通常采用结合剂粉末作为原料，通过粉末冶金方法制备[3-4]，实现结合剂对金刚石的包镶和把持，并将之作为加工切削“刀刃”，实现对目标材料的去除加工。金刚石结合剂不仅需要牢固包镶金刚石，避免金刚石脱落，还需要与金刚石保持匹配的磨损速度，保证金刚石出刃高度，以持续发挥金刚石高硬、耐磨优势，提高加工效率[5]。金刚石工具的结合剂按照结合剂材料分类包括：陶瓷基胎体、树脂基胎体和金属基胎体，其中以金属基胎体金刚石工具应用最为广泛，占金刚石工具的2/3以上[6]。常用金属基胎体材料有Co 基、Cu 基、Fe 基、Ni 基等，Fe 基胎体价格低廉，对金刚石润湿性和把持力较好，逐渐取代Co 基胎体。
W 具有高硬度、高强度、高耐磨性的特点[7-9]，与Fe 、Co 、Ni 等具有很好的相容性，750℃以上就能够
与金刚石反应生成碳化物[10]。在传统金刚石工具生产中常使用W 作为胎体骨架相或弥散相，以改善金刚石工具使用效能。但W 对金刚石工具胎体的强化作用往往基于生产实践的经验积累，对于添加W 对铁基胎体材料与金刚石/胎体复合材料的组织和性能影响规律的研究较少。研究在机械合金化制备的铁基预合金粉中加入W ，热压烧结制备铁基胎体材料与金刚石/胎体复合材料，分析W 对胎体性能和显微组织的影响规律，为后续铁基结合剂开发提供参考。
1
试验
1.1
粉末原料
以单质Fe 粉、Cu 粉、Sn 粉、Ni 粉、Co 粉为原料，采用机械合金化方法制备铁基预合金粉。其中Fe 粉、Cu 粉、Sn 粉、Ni 粉、Co 粉纯度＞99.5%，粉末粒度≤74μm ，由长沙天久新材料有限公司生产；预合金粉末制备过程如下：首先，按照Fe-Cu44Ni2Sn6Co2元素配比称取单质粉末；于行星式球磨机球磨罐内高能球磨（湿磨），球磨转速为300r/min ，球料比为：4∶1，液固比为0.5∶1，球磨时间6h ；物料经真空干燥、过50μm 孔径筛，得到预合金粉末。
万方数据