【中國超硬材料網訊】11月14日，2013第六屆鄭州國際超硬材料及制品研討會在鄭州德億大酒店四樓第一會議室隆重舉行，本屆研討會由中國機床工具工業協會超硬材料分會聯合國家超硬材料及制品工程技術研究中心等多家行業機構共同主辦。

        研討會上，中國機床工具工業協會超硬材料分會秘書長李志宏作了“半世紀風云，五十年輝煌”的行業發展報告，這篇報告也成為研討會的第一講，由此正式拉開了超硬材料技術論壇的序幕。



        鉆粉作為金屬結合劑，在金剛石工具中得到廣泛使用，特別是廣泛應用在排鋸切割大理石上面。在這篇文章中，通過對不同的鉆粉性能進行分析對比，評估其對金剛石把持力的影響，進而影響到用這些鉆粉做成金剛石工具的切割性能。我們著重從力學性能、硬度、抗拉強度三方面，來分析鉆粉的不同性能。結果顯示，在不同的燒結溫度下，通過檢測鉆粉的胎體硬度和微觀組織結構，Eurotungstene(歐洲鎢)公司的鉆粉有出眾的穩定內部組織結構。并且，在很高的燒結溫度下，也沒有金剛石碳化現象。正因為鉆粉燒結后有這些出眾的表現，使得歐洲鎢公司的鉆粉對金剛石把持力非常好。排鋸在切割大理石時，刀頭直線來回往復運動，要求有很高的金剛石把持力，歐洲鎢公司的鉆粉憑借良好的金剛石把持力，在排鋸切割大理石的應用上非常成功。 



        1948年日本金剛石工業協會設立，其目的在于謀求日本金剛石工業的健全進步發展，借以對國民經濟的發展作出貢獻；在國內，日本金剛石協會協助化學物物資排出掌握管理促進法、勞動安全衛生法、水污染防治法、大氣污染防治法等相關法規的立法。協會活動的內容主要包括金剛石工業技術和設備發展情況、對政府單位提出建議、答辯以及向相關團隊通過發布信息、其它為達成目的所需興辦的事業、分科委員會的舉辦（技術委員會、專利委員會、總務委員會）。

       報告以圖表形式介紹了日本金剛石粉末進口量、進口國家、進口金額、金剛石\CBN工具生產金額、用途演變、金剛石粉末銷售演變、PCB\PCBN銷售演變等。報告還給出了日本金剛石工業協會代表的第三次訪問中國活動情況、在JIMTOF交換意見以及在日本開會員大會時，將介紹中國金剛石協會的具體情況。



        報告分為三部分，分別介紹了制造鋸鉆的高壓設備及其改進；鋸鉆生長的催化機制和六面頂生長排列晶科的鋸鉆。報告以圖表形式展示了2000—2010年十年間鋸鉆高壓設備的生產水平以及生產成本、銷售價格走勢；同時也列舉了國內在現有的制造鋸鉆的設備和行業內的國內外專家。



        報告介紹了現代化繩鋸組鋸的生產，給出了單條繩鋸與組鋸繩鋸的對比極其應用，生產組鋸繩鋸生產的方法，組鋸繩鋸的市場，高效生產組鋸繩鋸的建議步驟。繩鋸組鋸多用于切割大理石、花崗巖等；以及注塑或橡膠硫化。介紹了現在標準繩鋸參數以及存在的問題。熱等靜壓法、注射成型法、熱壓法、無壓滲透法等多種方法都可以生產繩鋸組鋸。



        報告主要介紹了利用水射流激光技術進行單晶金剛石切割、CVD金剛石和其它超硬材料的切割。所需水必須為純凈水，具有耗水量低，壓力要求不高的優點，同時粒子尺寸小于0.2μm。水射流激光可以最大化的減小對工件表面的損傷，節省成本，提高了加工精密度。同時，水既是激光切割的工具，又起到了冷卻降溫的作用。



        該報告介紹了世界領先的工業金剛石原料供應商元素六的低含量立方氮化硼的PCBN牌號的發展。元素六擁有德國、愛爾蘭、英國、荷蘭、中國等多個跨國公司生產地，全球三千多名員工，銷售額約5億美元。公司部門分為磨料（石油天然氣、高級材料、硬質合金）和技術兩大部分；報告詳細介紹了每個部門產品的種類和用途。



        該報告主要介紹作者所在實驗室研制的基于國產六面頂壓機構建的二級6-8型大腔體靜高壓裝置的力學結構、壓力標定、加熱組裝設計、溫度標定以及采用金剛石復合材料作為二級頂錘產生超高壓的一些探索性工作。壓力標定結果表明，我們設計的14/8(傳壓介質邊長/二級頂錘錘面邊長，單位為mm)和12/6組裝可達到的最大腔體壓力約為18GPa,10/4組裝的最大腔體壓力約為20GPa;溫度標定結果表明，三種組裝均可在2300K的溫度條件下穩定運行。就加載噸位而言，基于六面頂壓機的二級增壓裝置的壓強產生效率約為基于兩面頂壓機的2-6-8型增壓裝置的2.5倍。為了達到更高的壓力，本實驗室在設計三種硬質合金二級組裝的基礎上，進行了采用金剛石復合二級頂錘產生超高壓的實驗探索，采用原位電阻測量觀測Zr在高壓下相變（α-ω，7.96Gpa; ω-β，34.5GPa）的方法，標定了由多晶金剛石一硬質合金復合末級壓砧構建的5.5/1.5組裝的腔體壓力。實驗表明，自行研制的多晶金剛石一硬質合金復合末級壓砧可使基于國產六面頂壓機構架的二級加壓系統的壓力產生上限從約20GPa提高到35GPa以上，拓展了國內大腔體靜高壓技術的壓力產生范圍。應用這一技術，我們期望經過末級壓砧材料與壓腔設計的進一步優化，在基于國產六面頂壓機的二級6-8型大腔體靜高壓裝置壓腔中產生超過SOGPa的高壓。

        為了提高孕鑲金剛石鉆頭在堅硬致密弱研磨性地層的鉆進效率，將胎體弱化理論引入鉆頭設計中，并進行了胎體弱化孕鑲金剛石鉆頭的應用試驗。研究結果表明:與普通孕鑲金剛石鉆頭相比，其機械鉆速提高了68%;經弱化處理的鉆頭在鉆進過程中，弱化顆粒易于從胎體表面脫落，使其表面形成可再生凹坑型非光滑形態，弱化了胎體耐磨損性能，減少了鉆頭唇面與孔底巖石面之間的接觸面積，提高了鉆頭唇面對巖石的單位面積壓力;脫落的弱化顆粒在孔底參與磨損鉆頭胎體，提高了孔底巖粉的研磨能力，促進了胎體中新顆粒金剛石的出刃。



        為了減小PDC鉆頭在鉆進巖層時復合片的磨損，提高鉆進性能，本文在理論分析的基礎上，利用車削試驗模擬PDC鉆頭切削巖石，對PDC鉆頭的切削角、出露量、線速度和壓入硬度對復合片磨損規律的影響進行研究。試驗分別設定了五組不同的切削角、出露量、線速度和壓入硬度，保證在正壓力和摩擦路程不變的情況下，分別測定復合片的體積磨耗。結果表明，在相同力的作用下，隨著切削角的減小，復合片切削齒各相同位置的應力增大，且復合片的磨耗增大，鉆頭使用壽命減短;不同切削角的切削齒都存在一個與之對應的最佳出露量，如切削角為15°時，最佳出露量為2mm;復合片的體積磨耗在鉆進時與線速度成正比，可通過線速度v求得t;復合片切削齒的體積磨損量與巖石壓入硬度成反比。


       以硝酸鋁、異丙醇鋁和正硅酸乙醋為原料，采用溶膠凝膠法制備了硅鋁雜化高分子，并應用于磨具結合劑和金剛石包覆的研究。利用掃描電子顯微鏡(SEM )、傅里葉變換紅外光譜SET-IR) , X射線衍射儀(XRD}、差示掃描量熱一熱重分析儀(DSC-TG)等手段對結合劑及包覆金剛石的結構與性能進行了表征，還研究了不同的燒結制度對采用該結合劑制備砂輪磨具試樣硬度和抗彎強度等性能的影響。研究結果表明，采用溶膠凝膠法制備的硅鋁雜化高分子結合劑粉體形態呈不規整片塊狀、粒度比較均勻，耐熱性好。把合成的硅鋁雜化高分子結合劑進行400℃熱處理，然后在500℃進行燒結制備砂輪磨具試樣，經測試砂輪磨具試樣硬度最大達到76HRB，抗彎強度達到67.83MPa。金剛石包覆該硅鋁化合物涂層，改善了金剛石表面的化學結構和熱性能，在出現明顯的失重速率加快之前幾乎沒有出現熱失重現象，尤其是提高了金剛石的抗氧化溫度，熱失重速率加快突變溫度提高了75℃。


        微晶玻璃是玻璃相和微晶相均勻分布形成的一種新型無機非金屬材料，具有較高的機械強度、良好的耐熱沖擊性、耐磨性和耐腐蝕性等特點，有廣泛的應用前景。不斷開發微晶玻璃結合劑的新型制備工藝，對于提高砂輪質量具有重要意義。報告對微晶玻璃結合劑的種類、制備方法進行了詳細系統的綜述。


        報告開發了一種提純人造金剛石的環保新工藝和新設備，采用物理方法進行人造金剛石表面除雜提純。生產操作的過程中不需要使用任何酸和堿即可直接脫除人造金剛石表面附著的石墨、金屬和葉臘石等雜質。該技術不僅操作簡單，生產周期短，大大降低了生產成本，而且避免了采用酸堿和高溫氧化等化學分離方法的高能耗和高污染等問題。該技術投資小，占地少，工藝簡單，改造和維護費用很低，非常適用于目前大、中、小型人造金剛石企業的技術升級改造。

       報告詳細內容敬請關注《第六屆鄭州國際超硬材料及制品研討會論文集》。