通过热处理改善用于钻石浸工具的金属矩阵复合材料的磨损耐磨性
Elżbieta Cygan-Bączek1, Sławomir Cygan1, Piotr Wyżga1
1Łukasiewicz Research Network-Krakow Institute of Technology, Zakopiańska 73 Str., 30-418 Krakow, Poland.
Materials (Basel, Switzerland)
|September 28, 2023
概括
研究人员为金属钻石工具开发了一种新的矩阵材料,提高了加工石材和混凝土的耐磨性. 这种经过热处理的BDCM50矩阵表现出色,有可能取代-碳化物合金.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 部落学 (tribology) 是一个学科.
背景情况:
- 烧结金属-钻石工具需要强大的矩阵材料,以满足自然石材和混凝土加工等苛刻的应用.
- 商业矩阵材料,通常是以为基础的,在优化 Tribological 属性和成本效益方面面临着挑战.
研究的目的:
- 研究一种新型预合金粉末混合物 (BDCM50) 作为化钻石工具中商业矩阵材料的替代品的潜力.
- 评估热处理对开发的矩阵材料的微观结构和机械性能的影响,特别是耐磨性.
主要方法:
- 粉末混合物通过球磨均化,并使用火花等离子烧结 (SPS) 在900°C时进行整合.
- 样品经过控制冷却与同热持有,然后密度,硬度,屈曲强度,和磨损磨损测试.
- 进行了微结构分析 (SEM),钻石石墨化研究 (拉曼光谱,XRD) 和现场性能测试.
主要成果:
- 经热处理的BDCM50矩阵表现出优越的性能,包括高屈曲强度 (σ0.2 = 1045 MPa) 和硬度 (HV10 ≈ 380).
- 在三体 (Ai3=18.1±3.9 μm/20 m) 和两体 (Ai2=95.9±11.8 μm/20 m) 测试中都记录了出色的磨损耐磨性.
- 与Co+20%WC合金相比,BDCM50矩阵对钻石石墨化的影响最小,并且表现出有前途的现场性能.
结论:
- 基于改性预合金粉末的热处理矩阵材料提供了增强的硬度和磨损耐磨性.
- BDCM50矩阵是一种可行的高性能替代传统的Co + 20%WC,适合在磨砂环境中使用的合钻石浸工具.
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