Übersicht über die Entwicklung von Legierungspulvern
Veröffentlichungszeit:
2021-10-19
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Um die thermische Erosion von Eisen auf Diamant unter zentralisierter Hochtemperatur zu verstehen, die Haftfestigkeit des Bindemittels und des Diamanten sowie die Selbstschärfung des Werkzeugs zu verbessern, konzentriert sich der Entwicklungsansatz für eisenbasierte Bindemittel hauptsächlich auf folgende Aspekte:
(1) Gusseisenbindung. Die Gusseisenbindung wurde erfolgreich für die Herstellung von Keramik-Diamantschleifscheiben eingesetzt; ihre Hauptbestandteile sind: graues Gusseisen-Schneidpulver sowie Carbonyl-Eisenpulver. Da das Gusseisenpulver Silizium enthält, wird durch den Sintervorgang Graphit kugelförmig ausgebildet und dadurch die Festigkeit der Bindung verbessert. Das im Graphit enthaltene Gusseisen verhindert während des Schleifprozesses das Anschmelzen, sodass die Oberfläche der bearbeiteten Teile sauber bleibt und die Oberflächenrauheit verringert wird. Das mit Kohlenstoff gesättigte Gusseisenpulver sorgt dafür, dass bei hohen Temperaturen beim Sintern der Diamant nur sehr wenig Kohlenstoffatome diffundieren, wodurch die Degradation des Diamanten gehemmt wird. Das Carbonyl-Eisenpulver reduziert den Kohlenstoffgehalt des Gusseisens und mindert somit die Brüchigkeit des gesinterten Materials. Dadurch werden die Sinterfähigkeit des Gusseisenpulvers und die Haftkraft des Diamanten verbessert. Die Gusseisenbindungsschleifscheibe weist gegenüber der bronzenbasierten Schleifscheibe Vorteile wie hohe Festigkeit, großes Schleifverhältnis, einfache Steuerung der Schleifgeschwindigkeit sowie geringe Oberflächenrauheit des Werkstücks auf. Die Gusseisenbindung wird außerdem erfolgreich für Diamant-Kreissägeblätter für Stein eingesetzt.
(2) Ultrafeines Eisenpulver. Ultrafeines Eisenpulver weist eine hohe Sinteraktivität auf, und die Heißpresssintertemperatur kann auf unter 800℃ gesenkt werden, wodurch die Erosion von Diamant durch Eisen wirksam vermieden wird. Gleichzeitig verfügt das Gerüst aus ultrafeinem Eisenpulver über hohe Festigkeit, hohe Härte sowie eine gute Verschleißfestigkeit in Kombination mit Diamant.
(3) Legierungselemente hinzufügen. 1) Fügen Sie eine bestimmte Menge Kupfer, Zink, Zinn, Phosphor, eutektische Eisenlegierungen und andere Elemente oder Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt als Bindungsphase hinzu, damit diese bereits früher im Sintervorgang schmelzen und zur flüssigen Phase werden können. Dadurch erhält das Bindemittel die Eigenschaften eines Flüssigphasensinterns und ermöglicht den Erhalt eines ideal dichten Sinterkörpers. 2) Fügen Sie eine geringe Menge hochharter, hochschmelzender Gerüstkomponenten wie Wolfram, Wolframcarbid, Metalloxide usw. hinzu, um die Festigkeit des Bindemittels zu verbessern. 3) Fügen Sie verstärkende Komponenten hinzu, z. B. eine angemessene Menge Nickel für eine durch feste Lösung verstärkte Eisenmatrix; fügen Sie eine geringe Menge Kohlenstoff und Silizium hinzu, um eine Fe-C- oder Fe-Si-verstärkte Eisenmatrix zu bilden; die Zugabe einer kleinen Menge Phosphor kann die Härte und Verschleißfestigkeit des Eisensubstrats erheblich steigern und die thermische Korrosion des Diamanten durch Eisen verlangsamen sowie die Wirkung der Selbstschärfung deutlich verbessern. Die Zugabe einer kleinen Menge Molybdän, Beryllium oder Seltenerdmetalle kann dieselbe Wirkung erzielen. (4) Erhöhen Sie die Menge geeigneter Affinitätselemente, um die chemische Affinität des eisenbasierten Bindemittels zum Diamanten zu steigern; so kann beispielsweise die Zugabe von etwa 3 % Diamant die Haltekraft des eisenbasierten Bindemittels auf den Diamanten erheblich verbessern. Fügen Sie außerdem geeignete karbidbildende Elemente (Cr, Ti) hinzu, damit bei hohen Temperaturen stabile Karbide entstehen können, die die Matrix stärken und die Haltekraft erhöhen.
(4) Vorlegiert oder teilweise vorlegiert. Aufgrund der kurzen Sinterzeit beim Heißpressen, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, bleiben hochschmelzende Legierungselemente, die durch Diffusionslegierung eingeführt werden, in Form von Einzelsubstanzen erhalten und können ihre volle Wirkung im Rahmen einer eisenbasierten Kombination nicht entfalten. Die Verwendung von Vorlegierungen oder Teilen von Vorlegierungen kann daher eine effektive Lösung für dieses Problem darstellen. Beispielsweise wurden Fe-Ni-Cu-, Fe-Ni-Cu-Sn-, Fe-Co-Cu- und andere vorlegierte Pulver in großen Mengen anstelle von Bohrwerkzeugen eingesetzt; durch Zugabe von 663-Bronze, Cu-Sn20, Cu-P, Fe-P und Fe-B-Legierungspulvern lässt sich die Sintertemperatur senken; die Zugabe von Fe-Cr- bzw. Fe-Mn-Legierungspulvern bewirkt dabei einen besseren Effekt als die direkte Zugabe von Cr oder Mn.
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