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日qi:2019-07-23 09:13点ji:次
超硬材料分为单晶超硬材料簍u劬С膊牧希▂echen为“复合超硬材料”)及金刚石薄mo三类。
概念dui于超硬材料的含yizhi今没youyi个公认为满意的jie释。1981年国际硬wuzhi科学会议认为,硬度大于1000HV的wuzhi均可chen为硬wuzhi,zhejiuziran包kuoliao金刚石he立fang碳化peng。后来duizhe个定yi进xingliao补充,认为neng加gongzhuru硬zhi合金(硬度1600—1800HV)、刚yu(—2000HV)、碳化硅(—2200HV)等zheyi类wuzhi的材料chen为超硬材料。目前由于金刚石he立fang氮化peng等材料youqiji高的硬度,suo以统chen为超硬材,juyou硬度高、耐磨he热传导性neng好、热膨胀系数低等优异性neng。超硬材料的分类
分为单晶超硬材料簍u劬С膊牧希▂echen为“复合超硬材料”)及金刚石薄mo三类。
单晶超硬材料簍u劬С膊牧系闹饕猶u别为:单晶金刚石/立fang氮化peng材料的特点为硬度更高、耐热性更好,但尺寸较小,多用于制造锯片等qie割gongju;ju晶金刚石/立fang氮化peng是指襶ue鸶帐痟e立fang氮化peng微粉等单晶超硬材料为主要yuan料,添加金属或非金属粘jie剂通过超高压高温烧jiegong艺制成的ju晶复合材料。它的特点是硬度、耐热性luexun于单晶材料,但是由于ju晶超硬材料是内部jie构紧密的金刚石致密体,可以增加gongju的qie割面积,同时ke服liao单晶超硬材料由于粘jie面积小造成的qingyi从锯片表面脱落的弊duan,juyou更高的耐磨性。
金刚石薄mo是用化学气相沉积(CVD)法或qi它fang法在非金刚石衬底上制bei出的超硬薄mo。它bujin可用于制作各种金刚石刀ju,还可作为功neng材料用于制作声传感器、扬声器振dongmo、红外窗口、X光检测窗口等,应用领域shi分广泛。国际上从qishi年代初开始进xing金刚石薄mo的试制并迅速掀起金刚石薄moyan究开发热潮。我国从八shi年代zhongqi开始此项yan究,并已列入国家“863ji划”,现已neng制bei出80mm、厚2mm的金刚石薄mo,并在应用yan究fang面取得liaobu少成果,但目前总体上仍处于yan制阶段,蓌ing创锏絞ong业化应用阶段。you人预ji,金刚石薄mo将是21世纪金刚石gong业的主要材料,各国科学家都在为shi金刚石薄mochan业化而bu懈努力。
金刚石an用tu分为两类:zhi优粒大可觤i髯笆蝡in的chen宝石级金刚石,zhi差粒细用于gong业的chengong业用金刚石。宝石级金刚石,又chen钻石,光泽灿烂,晶莹剔透,被誉为“宝石之wang”,价值ang贵,是世jie公认的第yi货pin,qizhanyou程度hexiaofei水平wangwang被视为是衡量个人he国家经济富裕程度的biao志。达bu到宝石级的金刚石(gong业用金刚石),以qi超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交通、冶金、地勘、国防等gong业领域he现代高、新技术领域。
总的来说,复合超硬材料相dui于传统合金材料juyou强大的替代性,市场qian力更大,广泛应用于机械、冶金、地zhi、石油、煤炭、石材、建筑等传统领域,电讁ou畔ⅰang天hang空、国防等高技术领域以及汽车、家电等新兴chan业。
复合超硬材料的主要用tu
当前,复合超硬材料的主要分为四类:石油天ran气钻tou用ju晶金刚石复合片、煤tian矿山用ju晶金刚石复合片、ju晶金刚石高pin级拉丝模坯he刀ju用ju晶金刚石/ju晶立fang氮化peng复合片。
(1)石油天ran气钻tou用ju晶金刚石复合片
石油天ran气ju晶金刚石复合片是由无数微小金刚石颗粒he粘jie剂混合组成的qiexiao层he硬zhi合金衬底层在高温高压下烧jie合成的,juyou很高强度、硬度、耐磨性、抗冲ji性以及良好的zirui性,zhe些优良特性shiqineng够应用在yan石的钻探领域。该主要作为石油天ran气钻tou的qiexiao齿,是钻tou上起到qiexiao簍u蚪暮诵牟考Ⅻ/div>
(2)煤tian矿山钻tou用ju晶金刚石复合片
由于juyou硬度高、耐磨性强、抗冲ji韧性良好等特点,复合超硬材料除liao可用于制作石油天ran气觤i阾ou外,还可用于制作煤tian矿山钻tou用PCD复合片,qi用tu并bu局限制造于煤tianhe矿山作业用的钻进heqie割gongju,还可广泛应用于制造建筑建造、水电gong程施gong、凿yan破碎、公路修补等众多领域的钻进gongju。
 
(3)ju晶金刚石高pin级拉丝模坯
拉丝模是各种金属xian材生chan厂家(ru电xian电缆厂、钢丝厂、焊条焊丝厂等)拉制xian材的yi謟hi浅hong要的yixiao耗性模ju。拉丝模的适用fan围shi分广泛,主要用于拉拔棒材、xian材、丝材、管材等直xianxing难加gongwu体,适用于钢铁、tong、wu、钼等金属he合金材料的拉拔加gong。复合超硬材料是制造高pin级拉丝模最为理想的材料。
(4)刀ju用复合片
shi用PCD/PCBN刀ju复合片制造的刀ju可以替代几husuoyou传统硬zhi合金材zhi的刀ju,用tushi分广泛,包kuo制造汽车零部件、加gong木材、开采石材、数kong机床刀tou等。基于qi下游xing业规模庞大,市场dui于刀ju用复合片的需求量yeshi分巨大。
复合超硬材料xing业技术现状剖析
复合超硬材料生chan的核心huan节在于dui单晶超硬材料he粘jie剂的yuan材料peifang处理;核心技术在于dui单晶超硬材料he相应粘jie剂通过高温高压进xing烧jie的gong艺。市场上zhi量过觔o琷uyou明显竞争优势的厂家无bujuyou独特的pei穓iao拖冉纳鷆hangong艺,上shu两点构成liao复合超硬材料xing业的核心竞争力。在我国xing业发展初qi,我国复合超硬材料与国际先进相bi在耐磨度、硬度、复合片均匀度he复合片尺寸等技术指biaofang面均存在yi定的差距。但随着我国业内qi业he科yan人员bu断钻yan,充穤hi⒒觢iao六面ding压机的性neng优势、ke服liao羪ou疲夜春铣瞲ing业技术水平已经xing成liaozi身特点,并qie在总体技术指biao上接近或达到liao国际先进水平。
外国生chan厂商以二面ding压机为主(ruE6,DI、住友、日进为两面ding,USSynthetic,MegaDiamond、Novatek等为六面ding),我国生chan复合超硬材料的压机以六面ding压机为主(ru四fang达、新亚、海明润为六面ding、jiang钻为两面ding)。两种设bei各you特点,两面ding压机每组压缸、ding锤的造价较高,高压腔尺寸相dui较大,适合生chan尺寸较大的;六面ding压机每组ding锤的造价较低,cao作fangbian,高压腔尺寸相dui较小,适合生chan尺寸较小的。但是随着近年来六面ding压机的大xing化,qineng生chan的尺寸yeyue来yue大,与两面的的差异yue来yue小,我国四fang达公司已经可以生chan直径46毫mi的PCD复合片,预ji在bu远的将来,直径2英寸的复合片ye可以在六面ding压机上生chan出来。
金刚石为什么bu适合加gong铁基金属材料
由于金刚石在磨xiao高温下neng与Fe基金属材料发生化学作用,金刚石zhong的碳与zhe些yuan素发生作用,生成碳化wu,chan生粘刀显现,shi用shou命suoduan,加gongzhi量下降,因此,金刚石bu适合加gong钢材,包kuo普通钢he各种韧性合金钢。此类材料yi般shi用cBNgongju加gong。
超硬材料今后的主要发展fang向
单晶合成(采用bu同yuan料、bu同的高温高压合成设beihebu同gong艺,合成bu同的单晶);
单晶分选(合成的单晶,an照颗粒xing状、粒度、堆积密度、杂zhi含量以及强度、韧度、耐热性等性neng指biao的bu同进xing分选,从而分为bu同的单晶晶种);
表面du竍oň盅〉腷u同pin种的单晶,li用化学du、电du、真空du等表面du竍o狐/div>
ju晶制造(li用金刚石单晶粉末或石墨粉以及适当的金属粉簍ou墙鹗舴鄣葃uan材料,an照适当的peifang,采用相应的gong艺fang法(高压高温烧jie法或直接生长法),制造juyoubu同的xing状、规格、性nenghe用tu的ju晶);
薄mo生长(采用在低压条件下的各种气相沉积生长法,制造juyou特殊性nenghe较大尺寸的金刚石薄mo或类金刚石薄mo)。
超硬材料的用处
(1)磨ju
金刚石磨ju主要用于下列材料的yan磨、抛光或qie割:硬zhi合金、陶瓷及耐火材料、bo璃、石墨、宝石、you色金属材料及非金属材料等。
CBN磨ju主要觤i鞲髦指咚俑帧⒅醕heng钢、铸铁、buxiu钢、耐磨tu层、高温合金等难磨材料的磨加gonghe抛光。
(2)刀ju(包kuo薄motu层刀ju)
金刚石刀ju主要用于各謟hi墙鹗舨牧霞皔ou色金属材料的车、铣、镗、钻等gong序,rubo璃钢、硬su料、橡jiao、建筑材料、碳纤wei、陶瓷、耐火材料、tong、铝基复合材料糰ng辖鸬取Ⅻ/div>
CBN刀ju主要用于淬火钢、冷硬铸铁、buxiu钢、高温合金、耐磨tu层等材料的加gong。
(3)钻ju
用于地zhi、石油、煤tian、gong程施gong等的勘蘪iao筒删颉Ⅻ/div>
(4)锯qiegongju
主要用于石材、建筑材料、陶瓷、耐火材料、电碳制pin、ban导体、宝石、木材等的qie割;ye用于马路、机场跑道、建筑构件的qiecaoheqie断。
(5)拉拔gongju
用于拉拔下列金属材料的丝材及xian材,wu、钼、tong、铝、buxiu钢、du锌钢、钢以糰ng辖鸬取Ⅻ/div>
(6)修整gongju
用于普通磨ju的成xing修整、整xing、修rui等。
(7)qi它gongju
用于久发国約hi偻⒘縥u刃ju加gong的手gonggongju,还youbo璃刀、医用gongju、压砧及压tou等。
 

 

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