论文开题：金刚石串珠钨基胎体的研究

大学本科生学位论文开题报告
学 院 机电及自动化学院
学科专业 机械电子专业
研究方向 硬脆性材料加工
学位级别 工学学士

拟撰写学位论文的题目 金刚石串珠钨基胎体的研究

一、本课题的来源、意义
目前，全国石材产值占建筑材料近1/5，石材产量、国内石材消耗、荒料和花岗石出口量均居世界第一，中国已成为全球石材加工的主导国家之一[1]。如何高效的利用石材这一种不可再生资源是保证我国石材工业持续健康发展所面临的一项重大课题。人造金刚石绳锯作为新的第三代超硬材料工具，经历了近40年的发展历史，应用领域不断拓展，不仅用于石材矿山开采、异型板加工、多组硬质大板切割和拼花石材制品的曲线加工等，还广泛应用于钢筋混凝土建筑物的拆除和修整、玻璃等硬脆材料的加工，而且还被应用于海底构件、桥墩的切割维修以及核电站和废弃构筑物的拆除，它给中国落后的石材矿山开采和建筑工程带来飞跃式的技术革命 [2-4]。
金刚石绳锯用于石材开采已有一百年的历史。1968 年，英国人发明了金刚石绳锯的专利，约十年后，该技术被意大利引进用于大理石开采
……（新文秘网https://www.wm114.cn省略798字，正式会员可完整阅读）……　
只能为解决磨粒非正常脱落等问题提供理论上的依据。要从根本上解决串珠金刚石出刃和非正常脱落存在的问题，关键是要提高结合剂对金刚石的把持力。国内外对这一方面也做了很多研究。
从对胎体与金刚石的结合情况方面，文献[14-15]从钴基结合剂的致密度、硬度与金刚石把持力的关系出发，提出并论证增强钴基结合剂对金刚石把持力的两个可行途径-部分液相烧结与加入强碳化物形成元素。文献[16]研究了磁控溅射镀Ti、Mo及Cu金刚石在Fe基、Ni基及Co基结合剂中的界面结合状态，镀覆Ti、Mo后，能够提高金刚石与结合剂的结合强度，但是此种方法在金刚石失效以破碎为主时，金刚石表面金属化效果微弱。而且镀膜金刚石与结合剂之间存在着适应性问题，只有合适的镀膜材料与合适的结合剂和热压条件相匹配才能使镀膜金刚石与结合剂的结合强度有较大的提高。文献[17-20]通过在结合剂中添加稀土合金粉，发现节块金刚石的出刃高度和抗弯强度以及冲击韧性有较大的提高。这种方法是增强结合剂对金刚石的把持力的一种有效措施，但目前关于稀土元素在结合剂中的作用机理研究较少。文献[21]研究预合金化对胎体烧结过程的影响表面，预合金化胎体的烧结保温时间有一门槛值，保温时间未达到保温起码值，其综合性能可能还不如混合粉，无法发挥预合金化的优势。在金属结合剂中加入熔点较低的金属也是改善对金刚石把持力常用的方法，，Cu、Sn、Zn、Al等是常用的低熔点金属。文献[22-23]研究了加入Zn和Sn等低熔点金属的作用机制，认为Zn和Sn的加入大大加快熔化速度，但是Zn和Sn在结合剂中有一定的溶解度，过量时使合金组织发生偏析，结合剂变脆，烧结时容易溢出液体[24]。
铁与钴属于同族元素，性质比较相似，价格低廉，目前用铁代钴的研究比较多。文献[25-26] 针对钴基结合剂刀头技术性能好但成本太高之现实问题，进行去钴换铁的胎体配方研究。生产试验证明，用Ｆｅ代Ｃｏ思路正确，也是切实可行的。文献[27]从胎体金刚石的侵蚀性，胎体对金刚石的包镶力，胎体的耐磨性等三个方面对比分析了以Ｆｅ代Ｃｏ存在的问题，并指出以Ｆｅ代Ｃｏ的关键在应用于镀膜金刚石，即以金刚石表面的碳化膜隔绝铁族元素对金刚石的侵蚀作用，并以碳化物膜作为过渡层实现金刚石与胎体的冶金结构，而胎体的耐磨性则可从优化胎体配方得到解决。北京科技大学粉末冶金教研室的郭志猛研制成功了一种铬基合金，液相温度低，适用于铁基钴基和铜基胎体的刀头和磨块，经过大量实验证明，可同时提高胎体的强度，韧性及其包镶金刚石的性能，提高金刚石工具的寿命[28]。
现阶段，金刚石绳锯串珠在各种花岗石和大理石的锯切加工中广泛使用钴基，钴的价格相对比较高[23]。在传统的金刚石串珠胎体配方中，W往往作为一种强碳化物形成元素被加入到胎体中，在充分脱氧的条件下，750°C以上就与金刚石发生反应生成碳化物[29]。而碳化物的形成可提高胎体对金刚石的包镶能力。文献[30]在高钴基金刚石串珠胎体中加入W，研究表明提高了胎体对金刚石的包镶能力、金刚石的出刃值。从而大大提高串珠绳锯的使用性能。
目前国内以W作为胎体主要充分的金刚石工具在使用中并不多见。由于钨的熔点（3410±20℃）和硬度非常高，因此通过热压条件来成型含人造金刚石的钨基胎体，必须需要通过各种途径降低烧结过程的活化能，也就是降低热压烧结的温度。G.H.Gessinger等人通过添加钯、镍、钴、等过渡族金属来活化烧结W，达到了降低烧结温度和缩短烧结时间的效果，其中钯的效果最好，其次是镍铂钴铁等金属。郭桦等人首次初步研究了钨基胎体的金刚石钻头，通过添加活化元素和响应的烧结工艺制造的钨基胎体金刚石钻头，在坚硬弱研性岩层中能高效钻进，并有较长的寿命[36]。
通过国内外学者的相关研究，针对在高密度，高硬度，高石英含量的材料切割过程中现有金刚石串珠所面临的问题，本课题拟研究钨基串珠胎体配方的设计，烧结工艺；探索胎体中添加不同合金元素对胎体性能的影响。从而很好的解决目前金刚石绳锯串珠加工过程中出现的胎体对金刚石把持力不够导致的金刚石非正常脱落严重的问题。

三 本课题研究的主要内容与研究方法
1. 研究主要内容
针对现有 ……（未完，全文共6384字，当前仅显示2242字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题：金刚石串珠钨基胎体的研究》）