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金刚石锯片广泛应用于花岗岩、大理石、混凝土、耐火材料等的加工,随着国民经济的发展,石材加工、建筑装饰等行业的兴旺,对金刚石锯片的需求量越来越大,并对金刚石锯片提出了更高的要求。本文采用粉末冶金的方法,选择合理的烧结工艺,成功地制备了纳米SiC 补强金属基复合材料(纳米SiC 补强Fe 基复合材料、纳米SiC 补强Cu 基复合材料)。
系统研究了SiC 的不同添加量对Fe 基、Cu 基胎体的相对密度、抗弯强度、硬度等性能的影响,确定了Fe 基胎体中纳米SiC 的最佳添加量为0.2%,Cu 基胎体中纳米SiC 的最佳添加量为0.05%。
通过扫描电镜和透射电镜对试样的断口形貌、元素分布及胎体合金的物相组成进行了分析,进一步研究了纳米SiC 在热压烧结金刚石锯片胎体材料中的作用机理。纳米SiC 增强Fe 基和Cu 基复合材料的断裂形式属于韧性断裂。金刚石密排面上的C 原子与SiC 密排面上的Si 原子有下列周期性的对应关系:6×0.252 nm(金刚石)≈5×0.304nm(SiC),形成垂直的键,错配率为1.81%。
在胎体中加入纳米SiC 后,金刚石锯片的刀头硬度升高;在锯切万年青和635 时,切割速度均增加,寿命延长,同时锯片中金刚石的脱落度大幅降低,说明纳米SiC 的加入提高了胎体材料对金刚石的粘结作用。
以上研究结果对于金刚石工具胎体元素的优化设计提供了有价值的理论依据。