【摘 要】
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金刚石具有高硬度,高耐磨性,高导热等特征,在非铁合金加工,石油天然气、矿业开采领域具有很大的应用需求。在现代工业中发挥着越来越重要的作用。本课题采用高温高压法分别制备了以Ti-B基和Ti-Si基结合剂的中介结合型聚晶金刚石,其中Ti-Si基分为Ti-Si、TiC-Si和Ti3SiC2-Si三种结合剂。探究了烧结温度、结合剂体系及含量对聚晶金刚石性能的影响。研究发现两体系的聚晶金刚石的致密度、硬度、
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金刚石具有高硬度,高耐磨性,高导热等特征,在非铁合金加工,石油天然气、矿业开采领域具有很大的应用需求。在现代工业中发挥着越来越重要的作用。本课题采用高温高压法分别制备了以Ti-B基和Ti-Si基结合剂的中介结合型聚晶金刚石,其中Ti-Si基分为Ti-Si、TiC-Si和Ti3SiC2-Si三种结合剂。探究了烧结温度、结合剂体系及含量对聚晶金刚石性能的影响。研究发现两体系的聚晶金刚石的致密度、硬度、抗弯强度和磨耗比随烧结温度的升高呈现出先增大后平缓的趋势。Ti-B基的聚晶金刚石在1500℃烧结的性能最好。抗弯强度达到498.37 MPa、致密度99.3%、磨耗比3.8、硬度48.5 GPa以及韧性3.4 MPa·m1/2。Ti-Si基聚晶金刚石中Ti-Si结合剂聚晶金刚石在1450℃时各项综合性能最佳。磨耗比3.5、抗弯强度536 MPa、硬度53.2 GPa、韧性5.4 MPa·m1/2;TiC-Si结合剂聚晶金刚石在1400℃烧结的各项综合性能最佳。磨耗比3.8、抗弯强度470 MPa、硬度58.9 GPa、韧性4.8 MPa·m1/2;Ti3SiC2-Si结合剂聚晶金刚石在1500℃烧结的各项综合性能最佳。磨耗比4.2、抗弯强度521 MPa、硬度54.3 GPa、韧性8.6 MPa·m1/2。以上所有结合剂体系中Ti3SiC2-Si的性能最好,主要优势在高韧性、高磨耗比和相对较高的抗弯强度。主要是Ti3SiC2兼具陶瓷高强度和金属高韧性的优势。将温度控制在1500℃,能保证在聚晶金刚石中遗留部分Ti3SiC2,为聚晶金刚石提供其高的韧性优势。也能在烧结过程中Ti3SiC2先分解形成TiC和Ti-Si,Ti-Si和金刚石又在高温下反应形成TiC和SiC的高强度中介相。通过二者的协同效应达到了一个相对优秀的综合性能。
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