【摘要】采用氮／氧自動(dòng)分析儀及sEM、Ⅺ山等手段分析了結(jié)合劑粉末中氧含量及其對(duì)鋸片性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在燒結(jié)過(guò)程中，含氧量高的結(jié)合荊對(duì)金剛石形成了強(qiáng)烈的侵蝕。金剛石表面形成了許多凹坑，最終導(dǎo)致在切削過(guò)程中金剛石發(fā)生整體破碎的比例大幅度增加，工具的壽命和效率急劇下降。

　　【主題詞】金剛石鋸片金屬粉末氧含量磨損

　　金屬結(jié)合劑金剛石工具被廣泛應(yīng)用于鉆進(jìn)、鋸切和磨削工具中，主要用于加工硬脆性的非金屬材料，比如花崗巖、水泥、陶瓷等。在制造金屬結(jié)合劑金剛石工具的過(guò)程中，金剛石主要受到以下三種因素的影響：即結(jié)合劑的組成、燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間。Bullen?研究了溫度與結(jié)合劑組成對(duì)金剛石的強(qiáng)度和失重的影響。但遺憾的是，該實(shí)驗(yàn)是在無(wú)氣氛保護(hù)的條件下進(jìn)行加熱，與實(shí)際生產(chǎn)工藝相差較遠(yuǎn)；此外該實(shí)驗(yàn)沒有考慮粉末本身氧含量對(duì)金剛石性能的影響。Kanstatl∥2。等人在熱壓鈷粉時(shí)發(fā)現(xiàn)，鉆粉的氧含量升高可抑制鈷粉燒結(jié)過(guò)程中晶粒長(zhǎng)大、阻礙冷卻過(guò)程中鈷的fcc—hcp相變并提高燒結(jié)體的硬度。但后者的研究亦未涉及到粉末的氧含量對(duì)金剛石工具性能的影響。

　　本研究的主要目的是促使人們更好地理解結(jié)合劑粉末氧含量對(duì)金剛石鋸片力學(xué)性能和使用性能的影響。

　　1.實(shí)驗(yàn)方法

　　采用一200目還原鐵粉、還原鈷粉和還原鎳粉；一300目霧化錫粉；一300目電解銅粉。將粉末按一定比例(其中鐵和銅的含量均大于35Ⅲ％)混合后進(jìn)行球軎，然后將粉末露置于空氣中進(jìn)行預(yù)氧化處理(時(shí)間為60天)：預(yù)氧化的粉末分成兩批，其中一批經(jīng)過(guò)氫還原處理i最后將粉末與金剛石混合，于石墨模中熱壓燒結(jié)：為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可比性，實(shí)驗(yàn)用的金剛石品質(zhì)、濃度及燒結(jié)條件均相同。粉末氧含量采用美國(guó)力可公司生產(chǎn)的代一436型氮／氧自動(dòng)分析儀；樣品形貌、成分和相分析分別采用陸tachi x一650型掃描電鏡、Pv一9900能譜儀和x一3014 x射線衍射儀?？箯潖?qiáng)度試驗(yàn)在IJ一300A材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試樣跨距為14．5一。硬度試驗(yàn)在Hwl87．5型布洛維硬度計(jì)上進(jìn)行。切割設(shè)備為cJc一5c型切割機(jī)，主機(jī)功率為18kW，鋸片線速度為35耐s，切割方式為順切。鋸片直徑為350mm。鋸片磨削比和鋸片表面的金剛石磨損狀態(tài)按文獻(xiàn)[3，4]進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分類。

　　2．試驗(yàn)結(jié)果

　　粉末的氧含量和燒結(jié)體的力學(xué)性能見表1。鋸片的磨損性能及金剛石的磨損狀態(tài)分類見表2。

　　3．分析與討論

　　從表1中可以看出，隨粉末氧含量的增加，結(jié)合劑的強(qiáng)度和硬度均提高，加入金剛石后抗彎強(qiáng)度的變化趨勢(shì)則相反。這說(shuō)明粉末的氧含量在一定范圍內(nèi)增加有助于燒結(jié)．但氧含量的增加對(duì)于結(jié)合劑與金剛石之間的粘結(jié)有不利的影響。

　　從表2中可以看出：含氧量高的2#試樣切割效率和壽命均顯著降低；金剛石破碎的比例大幅度上升，而完整的金剛石比例急劇減少；也就是說(shuō)隨粉末氧含量的增加大大加速了切割過(guò)程中金剛石的破碎，最終導(dǎo)致切割效率和切割壽命下降。