Cu85Sn15粘结剂对铁基胎体抗弯性能的影响

第３８卷第３期２０１７年３月

焊　接　学　报

ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＦＴＨＥＣＨＩＮＡＷＥＬＤＩＮＧＩＮＳＴＩＴＵＴＩＯＮ

Ｖｏｌ．３８　Ｎｏ．３Ｍａｒｃｈ　２０１７

收稿日期：２０１６－０３－３０

基金项目：国家国际科技合作计划资助项目（２０１５ＤＦＡ５０４７０）

Ｃｕ８５Ｓｎ１５粘结剂对铁基胎体抗弯性能的影响

杜全斌，　龙伟民，　路全彬，　马　佳

（郑州机械研究所新型钎焊材料与技术国家重点实验室，郑州　４５０００１）

摘　要：为降低铁基粉末烧结温度和改善铁基胎体的力学性能，研究了Ｃｕ８５Ｓｎ１５粘结剂对铁基胎体抗弯强度的影响规律．采用光学显微镜（ＯＭ）、扫描电镜（ＳＥＭ）观察含Ｃｕ８５Ｓｎ１５铁基胎体Ｔ１的孔隙形貌、断口形貌和扩展路径，利用能谱分析（ＥＤＳ）定性分析胎体Ｔ１的物相组成．结果表明，随着烧结温度升高，胎体Ｔ１的抗弯强度先升高后微降，在烧结温度为８２０～８５０℃时，胎体Ｔ１具有良好的强韧匹配；胎体Ｔ１断裂位置由颗粒界面向烧结颈、熔化的Ｃｕ８５Ｓｎ１５凝固组织转变．胎体Ｔ１孔隙的减少、致密度的增大是其强度提高的主要原因，Ｃｕ８５Ｓｎ１５合金软相的存在是其塑性提高的主要原因．

关键词：铁基胎体；Ｃｕ８５Ｓｎ１５粘结剂；抗弯强度；烧结温度

中图分类号：ＴＧ１４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５３－３６０Ｘ（２０１７）０３－００４５－０４

０　序 言

金刚石烧结刀头的性能主要由胎体材料和金刚石决定．根据加工材料的性能要求，选择与之相适应的胎体材料，既要对金刚石具有牢固的把持力，又要与其同速率磨损，使得金刚石工具保持足够的自

锐性［１］

．铁基胎体材料对金刚石润湿性好，成本廉价，得到广泛应用．然而，铁基胎体硬度较高，金刚石出刃不好，铁作为触媒材料，促使金刚石向石墨转化［２］

．因此，改善铁基胎体材料的性能得到研究者

的广泛关注［３，４］

．铁基胎体材料的改性，主要集中在降低烧结温

度和改善强韧性［５］

．胎体抗弯强度可以间接反映出

金刚石和胎体的界面结合强度［６］

．文中主要从降低烧结温度和改善力学性能两个方面出发，研究了Ｃｕ８５Ｓｎ１５粘结剂对铁基胎体的抗弯强度的影响，为铁基金刚石工具用粘结剂的开发与应用提供科学依据和技术支撑．　

１　试验方法

１．１　试验材料

试验采用铁基粉末为ＦｅＣｕ３０，粘结剂为Ｃｕ８５Ｓｎ１５，粒度均为－３００目．两种粉末化学成分和性能参数如表１所示．

表１　ＦｅＣｕ３０和Ｃｕ８５Ｓｎ１５化学成分及性能参数Ｔａｂｌｅ１　ＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＦｅＣｕ３０ａｎｄ

Ｃｕ８５Ｓｎ１５

粉末化学成分（质量分数，％）理论密度ρｔ／（ｇ?ｃｍ－３）

松装密度ρａ／（ｇ?ｃｍ－３）ＦｅＣｕＳｎＯＣｕ８５Ｓｎ１５－８５

１５

≤０．１６８．６７

３．２～３．９

１．２　混料及热压烧结

称取一定量的ＦｅＣｕ３０粉末和Ｃｕ８５Ｓｎ１５粉末，置于三维混料机中混合３０ｍｉｎ，粉末配比为９∶１（重量比）．将混合金属粉末和ＦｅＣｕ３０粉末分别装入不同的石墨模具中，利用ＳＭＶＢ６０热压烧结机对其进行烧结，烧结压力为１５

ｋＮ，保温时间为４０ｓ，烧结条件为大气环境．试验将混合粉末烧结得到的铁基胎体记为胎体Ｔ１，ＦｅＣｕ３０粉末烧结得到的铁基胎体记为胎体Ｔ２．具体的烧结工艺参数见图１．

图１　烧结工艺示意图

Ｆｉｇ畅１　Ｄｉａｇｒａｍｏｆｓｉｎｔｅｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ

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