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钎焊金刚石工具由于实现了金刚石与基体之间的化学冶金结合,基体对磨粒的固结强度大,因而得到了越来越广泛的应用。目前,钎焊金刚石工具的制备主要是采用高频感应加热或真空电阻加热,感应钎焊只适合单件生产,真空钎焊只适合小批生产,效率低下。论文针对金刚石钎焊工艺的局限性,提出了基于网带连续式隧道炉的规模化生产工艺,并用该工艺制备了钎焊金刚石工具。 本文完成的具有创新意义的研究工作主要包括: (1)开发了基于氨分解气氛保护网带连续式隧道炉的金刚石工具高效钎焊的流水线式生产工艺。通过对隧道炉内温度场仿真分析及测温试验,借鉴真空钎焊金刚石和隧道炉的光亮退火工艺,确定了隧道炉钎焊金刚石的工艺参数。 (2)在氨分解气氛保护下网带式隧道炉和真空炉中分别进行了金刚石磨粒的钎焊试验,并做了对比研究。分析了焊后金刚石的表面与界面特性;测量了焊后金刚石的残余应力、静压强度和冲击韧性;研究了基体和钎料的金相组织、力学性能及结合微区特征。结果表明,隧道炉钎焊金刚石工具钎料与磨粒界面发生了化学反应,在界面处形成了Cr-C化合物,碳化物的形貌、尺寸、方向、密度、厚度等与真空钎焊金刚石不同,隧道炉钎焊金刚石界面生成的碳化物比真空钎焊金刚石形成的碳化物短小,方向杂乱,层厚大且不致密;焊后金刚石残余应力较真空钎焊金刚石小,静压强度和冲击韧性大于真空钎焊金刚石;隧道炉钎焊金刚石工具基体和钎料之间元素扩散充分,形成了较宽的扩散带。 (3)采用理论与试验研究、定性与定量分析相结合的方法,探讨了隧道炉钎焊过程中保护气氛对金刚石、钎料和基体的金相组织、性能及其相互结合强度的影响。 (4)研究了隧道炉钎焊温度和网带运行速度对金刚石与钎料界面微结构的影响,优化了钎焊工艺参数,制作了金刚石套料钻,进行了加工性能和磨粒磨损机理的研究。结果表明,隧道炉钎焊金刚石套料钻的加工效率、使用寿命和钻孔质量与真空钎焊金刚石套料钻相当;磨粒的失效形式为完整-棱角变钝-磨损平台-平台面积逐渐增大,最终导致轴向抗力过大,钻头无法实现轴向进给而失效,失效前没有发生磨粒的破碎现象,但有个别磨粒脱落;真空钎焊金刚石套料钻失效形式与隧道炉钎焊件相同,主要为机械磨损,钻削过程中出现少量的磨粒微裂,但没有磨粒脱落。 氨分解气氛保护网带式隧道炉中钎焊金刚石工具,获得了不低于真空炉的钎焊效果,又实现了规模化生产,提高了效率,降低了成本。