金属结合剂金刚石磨具的研究进展

金刚石拉丝模具不锈钢线材及电缆行业生产的重要工具，尤其在细线及微丝方面应用极为广泛。但因为其价格很贵，生产成本较高，如何有效提高金刚石拉丝模具的使用寿命是线材生产行业的一大重要课题。

金刚石拉丝模具是不锈钢线材及电缆行业生产的重要工具，尤其在细线及微丝方面应用极为广泛。但因为其价格很贵，生产成本较高，如何有效提高金刚石拉丝模具的使用寿命是线材生产行业的一大重要课题。

1 金刚石拉丝模具简介

金刚石拉丝模具有两种，一种是天然金刚石模具，天然金刚石具有硬度高、耐磨性好的特点，拉制的线材表面光洁度很高，由于天然金刚石在结构上具有各向异性,导致其硬度也呈各向异性,使模孔的磨损不均匀,制品不圆整，加之价格昂贵、稀少，一般用作表面质量要求高的细线拉线模或成品拉线模;另一种是造聚晶金刚石模具，人造聚晶金刚石是无定向的多晶体。它具有硬度高，耐磨性好，抗冲击能力强的优点。在硬度上不存在各向异性，磨损均匀，模具使用寿命，适用于高速拉拔。由于产聚晶模坯存在晶粒粗大、抛光性能差等质量问题，目前国内厂家多使用聚晶模作过渡模，而不用作成品模。但随着聚晶模内在质量和加工水平的提高，有取代昂贵的天然金刚石作成品模使用的趋势。

2 金刚石拉丝模具的磨损原因分析

2.1 拉丝模自身加工质量因素导致模具磨损

(1)金刚石模坯与模具钢套镶嵌不对称，烧结的硬质合金钢套分布不均匀或有空隙，都容易导致在拉拔线材过程中产生U形裂痕;

(2)金刚石模坯在激光打孔过程中，烧结痕迹清理不干净或受热不均匀会导致金刚石层内金属触媒、结合剂等聚成一堆，样容易导致在拉丝过程中模具出现凹坑;

(3)模具孔型设计不合理，入口润滑区开口过小、定型区过长，会导致润滑不畅，致使模具磨损甚至碎裂。

2.2 拉丝过程中使用不当因素导致模具磨损

(1)拉丝面缩率过大，导致模具产生裂痕或破碎。裂痕或断裂纹绝大部分是内应力释放所产生。在任何物料结构中，存在内应力是必然的，拉拔线材时产生的内应力本来可以增强金刚石微晶结构，但当拉丝面缩率过大、无法及时润滑从而温升过高就会导致金刚石模具表明部分物料被移走，微晶结构所承受的应力就大大增加，使其更容易产生裂痕或破碎。

太原理工大学硕士研究生学位论文

I

金刚石/铜复合材料的制备及其性能研究

摘 要

随着电子元器件电路集成规模日益提高，电路工作产生的热量也相应

升高，对与集成电路芯片膨胀系数相匹配的封装材料的热导率提出了更高

的要求。本论文以制备高热导率封装材料为目的，以金刚石颗粒、Cu粉、

CuTi合金粉末和W靶材作为原材料，分别利用放电等离子体烧结工艺、无

压渗透工艺以及金刚石表面镀W后放电等离子体烧结制备Cu/金刚石复合

材料，利用X射线衍射分析仪(XRD)研究材料成分、采用扫描电子显微镜

(SEM)观察复合材料的组织特征，并且采用激光闪射热导率测试仪测试了复

合材料的热导率，着重研究了材料成分对Cu/金刚石复合材料热导率的影

响。

本文首先采用无压渗透法制备Cu-Ti/金刚石复合材料。首先将酚醛树脂

和金刚石颗粒混合压制并置于真空烧结炉内800℃碳化处理得到孔隙度为

50%的金刚石压坯。然后将Cu粉和一定质量分数的Ti粉进行均匀混合后对

碳化后的金刚石预制体进行包埋熔渗，冷却后得到Cu-Ti/金刚石复合材料。

实验结果表明，当Ti含量低于10wt%时，Cu合金液不能自发渗入多孔金刚

石预制体中。当Ti含量大于10wt%时，Cu-Ti/金刚石复合材料中存在界面

层。随着Ti含量的增加，Cu-Ti/金刚石复合材料致密度从83.2%逐渐增大至

89.4%，金刚石颗粒与Cu基体之间的界面层厚度从0.8µm逐渐增大至4µm。

随着基体中Ti含量的增加，复合材料的热导率先增大后减小。当Ti的质量 太原理工大学硕士研究生学位论文

II

分数为15%时，Cu/金刚石复合材料的热导率达到最大值为298W/ (m·K)。

采用扩散不匹配模型对复合材料的理论卡皮查热阻进行理论估算，将所得

结果带入Hasselman-Johnson模型对不同Ti含量下制备的Cu-Ti/金刚石复合

材料的理论热导率进行计算可知，当Ti含量为15wt%时，复合材料的实际

热导率可以达到理论热导率的82%。

第３３卷第３期　２０１３年ｏ６月　矿　冶　工　程　

ＭＩＮ　Ｇ　ＡＮＤ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　Ｖ０１．３３№３　Ｊｕｎｅ　２０１３　

不同添加物对金属结合剂金刚石超薄砂轮胎体性能的影响①　

张元松　，王绍斌　，张梦婷　，王威义　

（１．长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙４１００１２；２．中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙４１００８３；３．四川维泰机电设备有限公司，四川成　

都６１００４１）　

摘要：研究了添加石墨、ＳｉＣ、ＮａＣ１、酚醛树脂和陶瓷造孔剂对金刚石超薄砂轮胎体性能的影响。结果表明：ＳｉＣ增加了胎体强度、　

硬度，提高了胎体耐磨性；石墨与陶瓷造孔剂降低了胎体硬度，提高了超薄砂轮的锋利度；酚醛树脂和ＮａＣ１有造孔作用，有利于磨　

削排屑和出刃。　

关键词：金刚石砂轮；造孔剂；胎体性能；锋利度　

中图分类号：ＴＧ１１５　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１３．０３．０３１　

文章编号：０２５３—６０９９（２０１３）０３—０１１３—０４　

Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｖａｒｉｏｕｓ　Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ　ｏｎ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　

Ｕｌｔｒａ．ｔｈｉｎ　Ｍｅｔａ１．ｂｏｎｄｅｄ　Ｄｉａｍｏｎｄ　Ｇｒｉｎｄｉｎｇ　Ｗｈｅｅｌ　Ｂｏｄｙ　

ＺＨＡＮＧ　Ｙｕａｎ—ｓｏｎｇ　，ＷＡＮＧ　Ｓｈａｏ—ｂｉｎ　，ＺＨＡＮＧ　Ｍｅｎｇ—ｔｉｎｇ　，ＷＡＮＧ　Ｗｅｉ—ｙｉ　

（１．Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　Ｃｏ　Ｌｔｄ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００１２，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　

Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｓｏｕｔｈ　Ｕｎｗｅ￣ｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００８３，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｖｅｒｉｔｅ　

金刚石颗粒增强金属基复合材料的制备及性能研究

淦作腾

北京科技大学

金刚石颗粒增强金属基复合材料的制备及性能研究

Study on preparation and properties of diamond particles

reinforced metal matrix composites

研究生姓名：淦作腾

指导教师姓名：何新波

北京科技大学材料科学与工程学院

北京100083，中国

Master Degree Candidate： Gan Zuoteng

Supervisor： He Xinbo

School of Materials Science and Engineering

University of Science and Technology Beijing

30 Xueyuan Road，Haidian District

Beijing 100083，P.R.CHINA

分类号：____________ 密 级：______________ 公开 TB333

ＵＤＣ：____________ 单位代码：______________ １０００８

北京科技大学硕士学位论文

论文题目： 金刚石颗粒增强金属基复合材料的制备及性能研究

作者：_________________________ 淦作腾

指 导 教 师： 单位： 何新波 教授北京科技大学

指导小组成员： 单位： 任淑彬 讲师北京科技大学

单位：

论文提交日期：2009年 12月 15日

学位授予单位：北 京 科 技 大 学

北京科技大学硕士学位论文

- I - 致 谢

值此论文完成之际，谨向我的导师何新波教授和任淑彬老师表示衷心的

感谢和崇高的敬意。

二位老师在论文的选题、试验、结果分析及论文撰写过程中，付出了大

量的心血和劳动。老师们渊博的学识、严谨的治学作风、高瞻远瞩的学术思

想、和蔼可亲的态度使学生受益匪浅，终生难忘。

特别感谢沈晓宇师姐在课题研究工作期间给予的热心指导。同时，本课