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金剛石磨片磨料材料刀具的現狀與發展方向

由于金剛石磨片磨料刀具材料的耐磨性和強韌性不易兼顧，因此使用者只能根據具體加工對象和加工條件在眾多金剛石磨片磨料牌號中選擇適用的刀具材料，這給金剛石磨片磨料刀具的選用和管理帶來諸多不便。為進一步改善金剛石磨片磨料刀具材料的綜合切削性能，目前的研究熱點主要包括以下幾個方面：

(1) 細化晶粒

通過細化硬質相晶粒度、增大硬質相晶間表面積、增強晶粒間結合力，可使金剛石磨片磨料刀具材料的強度和耐磨性均得到提高。當WC晶粒尺寸減小到亞微米以下時，材料的硬度、韌性、強度、耐磨性等均可提高，達到完全致密化所需溫度也可降低。普通金剛石磨片磨料晶粒度為3——5μm，細晶粒金剛石磨片磨料晶粒度為1——1.5μm(微米級)，超細晶粒金剛石磨片磨料晶粒度可達0.5μm以下(亞微米、納米級)。超細晶粒金剛石磨片磨料與成分相同的普通金剛石磨片磨料相比，硬度可提高2HRA以上，抗彎強度可提高600——800MPa。

常用的晶粒細化工藝方法主要有物理氣相沉積法、化學氣相沉積法、等離子體沉積法、機械磨片化法等。等徑側向擠壓法(ECAE)是一種很有發展前途的晶粒細化工藝方法。該方法是將粉體置于模具中，并沿某一與擠壓方向不同(也不相反)的方向擠出，且擠壓時的橫截面積不變。經過ECAE工藝加工的粉體晶粒可明顯細化。

由于上述晶粒細化工藝方法仍不夠成熟，因此在金剛石磨片磨料燒結過程中納米晶粒容易瘋長成粗大晶粒，而晶粒普遍長大將導致材料強度下降，單個的粗大WC晶粒則常常是引起材料斷裂的重要因素。另一方面，細晶粒金剛石磨片磨料的價格較為昂貴，對其推廣應用也起到一定制約作用。

金剛石磨片生產中一定要了解干燥工藝陶瓷金剛石磨具干燥所用設備有間歇式干燥室(或室式干燥室)和連續式(隧道)干燥室。其干 燥方法也分為間歇式和連續式兩種。1.確定干燥制度的原則在設計干燥器或有新品種金剛石磨具投入生產時，都需要確定一個合理的干燥制度。干燥制 度是指毛坯在各個干燥階段中所規定的干燥速度(干燥時間)。而干燥速度一般需要通過介 質溫度和濕度、空氣流速流量等來控制。(1)干燥速度實際生產中，總是希望干燥速度快些。但干燥速度過快毛坯易產生變形和開裂，且受到 干燥設備和條件的限制。干燥速度不能太快。不同毛坯，電鍍金剛石切片耐用，不同干燥條件下，干燥速度不同， 其影響因素有：①坯體對干燥的敏感性，太原電鍍金剛石切片，主要指坯體的收縮性質。②坯體的形狀和大小、厚度。形狀復雜、體大、壁厚的毛坯，在干燥時易產生收縮應力， 干燥速度不宜太快。③干燥方法。不同的干燥方法應有不同的干燥速度。熱空氣干燥時傳熱速度較慢，干 燥速度不能太快。④干燥介質的性質。采用低濕、高溫空氣要比高濕低溫的干燥速度快。⑤坯體的放置方式和空氣的流動情況，這兩種因素直接影響坯體的外擴散情況，空氣 流動速度快，外擴散速度快。⑥干燥的均勻程度。包括一個坯體的各部位及整個干燥器的各坯體之間。均勻程度 好，坯體質量高，電鍍金剛石切片型號齊全，干燥速度可以提高。(2)干燥介質的溫度與濕度它們是影響坯體外擴散的主要因素之一，生產主要靠調節干燥介質的溫度來控制干燥 速度，濕度很少加以控制。

金剛石磨片刀具的應用材質金剛石磨片刀具有高硬度和的耐磨性和熱導性，摩擦系數低。適用于有色金屬及其磨片(Cu、A1、Mg)等、非金屬材料以及復合材料的切削加工，如表1所示。金剛石的熱穩定性比較差，切削溫度達到800℃時，電鍍金剛石切片好用，就會失去其硬度。金剛石刀具不適合于加工鋼鐵類材料，因為，金剛石與鐵有很強的化學親和力，在高溫下鐵原子容易與碳原子相互作用使其轉化為石墨結構，刀具容易損壞。金剛石磨片刀具于加工非鐵材料，如：高硅鋁、金屬基復合材料(MMC)和碳纖維增強塑料(CFRP)。使用大量切削液的金剛石磨片也可用于鈦材料的超精加工。采用單晶金剛石刀具，在超精密車床上可實現鏡面加工。單晶金剛石刀具是目前超精密切削加工領域中的主要刀具，其刃口可磨得非常鋒利，刃口鈍圓半徑可達20~30nm，加工工件表面粗糙度值小，且刀具壽命很高，刃磨一次可以使用幾個小時。金剛石刀具適合的加工材料如表2所示，目前單晶金剛石刀具廣泛用于加工計算機磁盤基片、錄像機磁鼓、激光反射鏡、各種天文望遠鏡、顯微鏡、光學儀器等。'