文档介绍：N-iCr合金真空单层钎焊金刚石砂轮肖?冰,?徐鸿钧,?武志斌,?徐西鹏(南京航空航天大学机电工程学院,南京?210016) 摘?要:?单层高温钎焊超硬磨料砂轮具有传统电镀砂轮无法比拟的优异磨削性能,国内应及早研制开发应用此种砂轮。本文利用真空炉中钎焊的方法,用N-iCr合金钎料, 适当控制钎焊温度、保温时间和冷却速度,实现了金刚石与钢基体间的高强度连接。扫描电镜X射线能谱,结合金相及试样逐层的X射线结构分析,剖析了N-iCr合金与金刚石和钢基体钎焊界面的微区组织结构;揭示了N-iCr合金对金刚石和钢基体表面的浸润和钎焊机理。即在钎焊过程中会在金刚石界面形成富Cr层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr 7C 3,在钢基体结合界面上N-iCr合金和钢基体中的元素相互扩散形成冶金结合,这是实现合金层与金刚石和钢基体都有高结合强度的主要因素。最后重负荷磨削试验表明金刚石为正常磨损,没有整颗金刚石脱落,说明金刚石确有高的把持强度。关键词:?砂轮;单层;钎焊;金刚石中图分类号:TG74??文献标识码:A??文章编号:0253-360X(2001)02-23-04 肖?冰 0?序??言目前工业中使用的金刚石砂轮不外乎单层磨料与多层磨料两种结构,由于实际磨削作业的多样性与复杂性,单层与多层砂轮各有所长,不过有一点可以肯定,单层结构本身决定了它可以达到其它砂轮所无法达到的最高的工作速度,在高速特别是超高速磨削中占据着无可争议的主导地位。然而,目前国内使用的单层金刚石砂轮无一例外都是电镀制成的,由于镀层金属与基体和磨料的结合面上并不存在牢固的冶金化学结合,磨料只是被机械包埋镶嵌在镀层金属中,因而把持力不大,在负荷较重的高效磨削作业中,砂轮容易因磨粒脱落或镀层成片剥落而导致整体失效,为增加把持力就必须增加镀层厚度,其结果磨粒裸露高度和容屑空间减小,砂轮容易堵塞。高温钎焊可实现金刚石、结合剂(钎焊合金材料)和金属基体界面上化学冶金结合,具有较高的结合强度,磨粒的裸露高度可达70%~80%,因而钎焊砂轮锋利,容屑空间大,不易堵塞,磨料的利用更加充分。在与电镀砂轮相同条件下,磨削力、功率消耗、磨削温度更低。由于单层高温钎焊金刚石砂轮具有如此明显的优势,因而它在今后逐步替代传统电镀砂轮将是无法抗拒的必然趋势[1,2]。国外单层高温钎焊金刚石砂轮的研究开始于收稿日期:2000-10-16 基金项目:国家自然科学基金与航空科学基金资助项目(59675057) 80年代中后期,但工艺上至今仍未臻于完善, 现有的金刚石钎焊工艺通常是,首先用氧乙炔焊炬在钢基体上火焰喷涂上一层N-iCr合金层,然后再在氩气中感应钎焊金刚石磨粒[3],钎焊温度1080 ?上下,时间约30s。由于先要火焰喷涂上一层N-i Cr合金层,在火焰喷涂过程中,钢基体表面易氧化, 钎焊后结合剂层厚度不均匀性以及磨料局部堆积十分突出[4]。另外,在钎焊机理的研究上也只是观察到了在金刚石与N-iCr合金钎料界面上存在有Cr 元素富集现象[5]。目前国内单层钎焊金刚石砂轮的设计、制造与使用仍然是一个空白。对钎焊金刚石的认识也仍停留在50,60年代钎焊金刚石修整笔的那种机械包埋的概念水平上。本文尝试采用N-iCr合金在真空炉中直接钎焊金刚石磨粒,并拟对结合界面做更进一步测试分析以查证是否有可能形成真正的化学冶金结合。期望本文的工