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特點(diǎn)：

具有共價鍵結(jié)構(gòu)的金剛石與一般的金屬之間有很高的界面能，難以焊接，而一般的機(jī)械鑲嵌、物理吸附?jīng)]有足夠把持力。自20世紀(jì)90年代初以來，國外及我國臺灣地區(qū)先后研究采用高溫釬焊工藝開發(fā)新一代金剛石工具，利用活性金屬元素（如 Ti 、 Cr 、 Mo 、 W等）在金屬釬料與超硬磨粒界面處形成化學(xué)冶金結(jié)合，大大提高了結(jié)合劑對金剛石磨粒的把持強(qiáng)度，使砂輪使用壽命顯著提高。

難點(diǎn)：

但釬焊金剛石工具仍存在金剛石易石墨化、金剛石釬焊界面脆性金屬間化合物影響釬焊強(qiáng)度、釬焊接頭殘余應(yīng)力集中等釬焊質(zhì)量問題。 同時，由于高效精密制造技術(shù)的發(fā)展，對金剛石磨粒釬焊技術(shù)又提出了釬料能夠根據(jù)磨粒磨損狀態(tài)智能地控制金剛石脫落、釬料與金剛石之間磨損率匹配、提高釬焊接頭散熱性能和增大容屑空間等新要求。

評價方法：

主要從金剛石釬焊微觀形貌特征、釬焊金剛石刀具摩擦磨損性能、金剛石釬焊強(qiáng)度、金剛石釬焊接頭殘余應(yīng)力等方面來評判金剛石釬焊質(zhì)量。

1. 微觀形貌特征：金剛石表面形貌和釬料形貌，以及金剛石、釬料和基體三者之間的界面

化合物形貌等。其中，金剛石表面形貌可以反映出其熱損傷或石墨化程度，釬料形貌可以反應(yīng)出釬料對金剛石的潤濕鋪展程度，金剛石、釬料和基體三者之間的界面化合物形貌可以反應(yīng)出三者之間的化學(xué)冶金反應(yīng)狀態(tài)。

2. 摩擦磨損性能：在磨粒磨削加工過程中，磨粒承受來自工件的沖擊作用和接觸產(chǎn)生的

熱載荷。倘若釬焊接頭強(qiáng)度不足把持住高負(fù)荷加工狀態(tài)的磨粒，磨粒將產(chǎn)生非正常脫離。根據(jù)此原理，開展金剛石磨粒摩擦磨損試驗(yàn)，其結(jié)果可以用來評判釬焊性能。

3. 強(qiáng)度：釬焊強(qiáng)度是高性能釬焊接頭的重要直接評判標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)受力方向分為抗拉伸強(qiáng)度和抗剪切強(qiáng)度,抗拉伸強(qiáng)度雖然能直接反映材料界面上結(jié)合鍵的強(qiáng)弱，但抗剪切強(qiáng)度更符合磨粒磨削加工過程中受力狀態(tài)。

4. 殘余應(yīng)力：殘余應(yīng)力是影響金剛石釬焊接頭性能的重要因素，殘余應(yīng)力過大將導(dǎo)致釬焊

接頭萌生裂紋，導(dǎo)致磨粒在加工過程中產(chǎn)生不正常脫落或磨損。

影響因素：

釬料粉末、鍍覆金剛石類型、釬焊工藝參數(shù)（包括釬焊溫度、保溫時間、釬焊氣氛等）釬料：

（1） 熔點(diǎn)：熔點(diǎn)不能高于金剛石石墨化溫度，也不能過低，若熔點(diǎn)太低，則在磨削過程

中，可能因?yàn)檩^高的磨削溫度導(dǎo)致釬料軟化，造成磨粒過早脫落。目前， Ni-Cr釬料應(yīng)用*廣泛，但其釬焊溫度較高（ 900℃ 以上）， 金剛石有石墨化的傾向，影響釬焊金剛石的強(qiáng)度和工具壽命。

（常用釬料為鎳基合金→釬焊溫度太高使金剛石石墨化→通入磷蒸汽降低鎳基合金熔點(diǎn)→含磷的釬焊把持力不夠→用鍍Ti、Cr金剛石改善結(jié)合強(qiáng)度）

（2）潤濕性：釬料對金剛石具有良好的浸潤、擴(kuò)散作用。較好的浸潤、擴(kuò)散作用可以保證釬料與金剛石磨粒之間形成牢固的化學(xué)冶金結(jié)合，提高釬焊強(qiáng)度。張鳳林等通過在釬料合金中添加 Cr 、Ti 金屬粉，改善了釬料合金對金剛石的潤濕性能。

（3）穩(wěn)定性：釬料應(yīng)具有穩(wěn)定、均勻的成分，以減少釬焊過程中的偏析現(xiàn)象和易揮發(fā)元素的損耗。

（4）強(qiáng)度：釬料具有一定的強(qiáng)度和硬度。在磨削過程中，如果釬料強(qiáng)度和硬度不夠，那么將導(dǎo)致自身快速磨損，失去對磨粒把持能力。Khalid 等通過分析金剛石、釬料和基體三者之間的界面，發(fā)現(xiàn)Ti 元素的加入也使釬料本身的強(qiáng)度增大，耐磨性增大，但是Ti含量過多，會導(dǎo)致合金熔點(diǎn)升高，以及金屬化合物增多，釬焊接頭脆性增大。

（5）殘余應(yīng)力：避免由于物理性能的不匹配導(dǎo)致金剛石與釬料截面處產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。

金剛石鍍膜:

金剛石鍍膜是指在金剛石表面鍍覆一層親和性金屬， 并且使鍍層與金剛石之間發(fā)生牢固的化學(xué)鍵合，降低金剛石的表面能，使之易于被金屬結(jié)合劑所浸潤，改善金剛石表面的可焊性，實(shí)現(xiàn)金剛石與金屬之間的強(qiáng)力冶金結(jié)合。馬伯江等通過使用表面鍍覆了一層非晶態(tài)碳膜的金剛石顆粒進(jìn)行釬焊實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)浸沒在釬料層下面的金剛石表面生成了形核質(zhì)點(diǎn)分布較均勻的鉻碳化合物，釬料對金剛石具有良好的釬焊效果。鄧朝暉等利用 Cu-10Sn-5Ti 釬料粉末在鋼基體上真空釬焊鍍 Ti 金剛石，發(fā)現(xiàn)金剛石由于鍍 Ti 層的保護(hù)隔離作用，大大降低了熱損傷和石墨化，且金剛石的晶型完整。

釬焊工藝參數(shù)：

雖然按金剛石釬焊過程加熱不同，釬焊工藝可分為高溫爐中釬焊，高頻感應(yīng)釬焊， 激光燒結(jié)釬焊等，但是不論那種釬焊工藝，對金剛石釬焊性能的影響都主要通過釬焊溫度、保溫時間、釬焊氛圍等釬焊工藝參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

釬焊溫度以及保溫時間：

釬料的熔化填充，以及熔化的釬料與金剛石表面的化學(xué)冶金反應(yīng)的過程都離不開釬焊溫度大小和保溫時間作用。向?qū)O祖等認(rèn)為釬焊溫度對釬焊接頭質(zhì)量和磨粒分布均勻性，以及釬料在磨粒表面的爬升高度產(chǎn)生重要影響。徐正亞等研究了不同保溫時間的釬焊金剛石試樣磨削性能，得出了如果缺乏保溫階段，界面反應(yīng)產(chǎn)物的量很少，只在金剛石磨粒的局部有少量的化合物生成，磨粒易脫落。

釬焊氣氛：

由于金剛石在高溫下易氧化和石墨化，金剛石的釬焊工藝一般是在真空或保護(hù)氣氛下進(jìn)行的，但不同的釬焊氣氛對金剛石釬焊形貌、中間碳化物生成情況、金剛石石墨化及磨粒破損形式等的影響不同。陳燕等在真空和Ar氣兩種不同的氛圍中，進(jìn)行了爐中釬焊金剛石磨粒的試驗(yàn)研究，得出了不同的釬焊氣氛導(dǎo)致不同金剛石磨耗特性等結(jié)論。伍俏平等人利用 Cu-10Sn-5Ti 釬料粉末，在空氣、Ar氣保護(hù)和真空氣氛下分別對金剛石進(jìn)行釬焊試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在 Ar 氣保護(hù)和真空釬焊時，釬料充分潤濕和鋪展，金剛石石墨化程度很小。

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