CN114199610A - 一种金刚石强度测试装置和方法 - Google Patents
一种金刚石强度测试装置和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114199610A CN114199610A CN202111515957.6A CN202111515957A CN114199610A CN 114199610 A CN114199610 A CN 114199610A CN 202111515957 A CN202111515957 A CN 202111515957A CN 114199610 A CN114199610 A CN 114199610A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diamond
- pcd
- sample
- ultrasonic
- die cavity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 254
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 254
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 99
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 106
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 claims description 40
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 20
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 19
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 24
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 13
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003670 easy-to-clean Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/04—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种金刚石强度测试装置和方法，属于超硬材料技术领域。该金刚石强度测试包括PCD模腔和超声振源，PCD上压头位于PCD模腔内且上端固定在超声振源上，PCD下压头位于PCD模腔内且下端固定在超声振源上。本发明提供了一种金刚石强度测试方法，该方法步骤如下：将金刚石样品置于烘箱中进行干燥；将干燥好的金刚石样品装入PCD模腔中进行测试；金刚石样品在超声波作用下振动，实现颗粒之间的碰撞、磨损；对经超声破碎后的金刚石样品进行强度测试评价。本发明对金刚石颗粒进行的原位破碎，避免了颗粒尺寸导致的受力偏差较大的问题，更接近金刚石实际使用状态，且该装置操作简单，装夹、拆卸和清理方便，提升测试效率。
Description
技术领域
本发明属于超硬材料技术领域，尤其涉及一种金刚石强度测试装置和方法。
背景技术
金刚石是目前已知最硬的物质，金刚石磨料被广泛用于石材、陶瓷、玻璃、硅片等材料的磨削、研磨、抛光。金刚石磨料包括粗磨粒和微粉两种：金刚石粗磨粒是指粒度为16/18~325/400目的磨粒，是金刚石砂轮、切割片、绳锯等工具和制品的主要原料；金刚石微粉是指粒度细于36/54微米的颗粒，广泛用于聚晶金刚石、电镀金刚石线、划片刀等金刚石工具。
金刚石作为“工业的牙齿”，其抗破碎能力“强度”是金刚石磨料的重要指标之一，直接影响加工效率和使用寿命。若金刚石磨料自身强度低，磨削作用不能有效发挥而提前破碎或磨损，导致产品使用寿命短；若磨料自身强度过高，则自锐性较差，导致产品磨削钝化，加工效率降低。因此，合适的强度范围是金刚石磨料的关键指标。
目前对金刚石粗磨粒强度检测方法很多，有静态下的抗压强度、磨料处于游离状态下的冲击韧性；金刚石微粉强度尚未形成固定有效的测试方法，用户通常直接以终端加工效率和质量来评定，行业一直在探索金刚石微粉强度合适的测试方法，周波等人尝试用拉曼光谱测定微粉晶体结构、内部缺陷和杂质含量的方法实现金刚石微粉强度品级划分，蔡磊等人尝试用冲击韧性来区分金刚石微粉强度等级。
但以上测试方法存在诸多问题：（1）金刚石磨料被用于固结磨削时，是处于一定动态力作用下的原位磨削破碎，用静压强度和游离状态下的冲击韧性来表征金刚石粗磨粒强度，拉曼光谱法只能检测颗粒静态下的微观结构、内部缺陷等，以上方法均不能有效反映磨料在金刚石制品和工具中的实际使用性能和效果。（2）用终端加工性能对金刚石强度进行评价一方面具有滞后性，另一方面磨削性能受配方、工艺、使用环境等因素影响较大，评价具有片面性。（3）冲击韧性测试系统存在稳定性差、操作复杂、不易清理等缺陷。冲击韧性测试是在冲击罐里用8mm钢球与磨料进行碰撞实现的，二者尺寸、硬度均相差较大，易存在冲击死角和钢球过度磨损引入杂质，进而影响测试系统稳定性；其次，装置需要堵头、螺帽等工装，装夹、拆卸等操作复杂，且冲击过程螺帽容易松动，甚至引起漏粉、样品洒出等现象；冲击过程中，大颗粒易受到钢球冲击，而小颗粒易置于死角处而躲避冲击，导致冲击结果未能体现整体粒群的状态，与磨料实际使用过程中几乎每颗磨粒均受力的状态偏离较大；此外，冲击后粉体在罐体内壁、钢球表面附着，罐体不易清理。（4）抗压强度和冲击韧性测试效率低且易引入人为误差。目前粗磨粒的抗压强度需要一颗一颗的夹持，效率极低，且对颗粒破碎还依赖经验判断；而冲击测试冲击罐两端堵头在钢球撞击下逐渐磨损形成凹坑，需定期更换冲击堵头，影响测试效率且增加测试成本。
目前的冲击测试系统只能校准冲击频率，对冲击次数、冲程等动态参数都无法计量校准，整个测量系统溯源较难。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出了一种金刚石强度测试装置和方法，该方法是在预压力下用超声振动对金刚石颗粒进行的原位破碎，避免了颗粒尺寸导致的受力偏差较大的问题，更接近金刚石实际使用状态。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种金刚石强度测试装置，该测试装置包括PCD模腔和超声振源，PCD上压头位于PCD模腔内且上端固定在超声振源上，PCD下压头位于PCD模腔内且下端固定在超声振源上，PCD模腔和PCD上压头及PCD下压头组成封闭结构。
本发明提供了一种金刚石强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中进行干燥；
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将步骤①中干燥好的金刚石样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上压头和PCD下压头两端施加压力，使金刚石样品压实；
③开启超声系统，让金刚石样品在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损，获得超声破碎后的金刚石样品；
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品进行强度测试评价。
优选的，步骤①中，所述金刚石样品干燥温度为105-115℃、干燥时间为2-4h。
优选的，步骤②中，所述PCD模腔中金刚石样品的质量为0.3-2.0g。
优选的，步骤②中，所述金刚石样品压实后，PCD上压头与PCD下压头二者不能相对移动。
优选的，步骤③中，所述超声波输出功率1000-2000W、超声频率为20-40KHz、超声时间为1-8min。
优选的，步骤④中，所述金刚石样品为金刚石粗磨粒时，金刚石粗磨粒粒度为16/18~325/400目；所述金刚石粗磨粒用筛分法检测超声破碎前后基本粒质量变化率φ来评价其强度大小，φ=（m0-m1）*100/m0；所述φ与金刚石粗磨粒强度值负相关，φ值越高表明金刚石粗磨粒的强度值越低。
优选的，步骤④中，所述金刚石样品为金刚石微粉时，金刚石微粉粒度≤36/54μm；所述金刚石微粉用超声破碎前后D90的迁移率δ来评价其强度大小；所述D90为激光粒度仪检测时颗粒累积体积分数90%时所对应的粒径大小，δ=（D90前-D90后）*100/D90前；所述δ值与金刚石强度值负相关，δ值越高表明金刚石微粉的强度值越低。
本发明的有益效果具体如下：
1.本发明公开的金刚石强度测试装置耐磨损，延长更换周期；操作简单，装夹、拆卸和清理方便，提升测试效率；该测试装置利用超声振动，实现颗粒与颗粒之间碰撞，避免了钢球撞击引入杂质以及产生冲击死角的问题，且超声功率、超声频率等参数有相应的计量校准方法和规范，因此该测试装置可以保障测试系统的可靠稳定性。
2.本发明公开的金刚石强度测试装置采用的PCD材质与金刚石硬度相当甚至高于金刚石硬度，延长了装置使用寿命，减少甚至避免了传统测试方法采用硬度远低于金刚石的金属材料带来的一系列问题。
3.本发明提供了一种金刚石强度测试方法，该方法是一定预压力下用超声振动对金刚石颗粒进行的原位破碎，避免了颗粒尺寸导致的受力偏差较大的问题，更接近金刚石实际使用状态。
4.本发明对金刚石微粉采用D90迁移率表征，金刚石磨料在工作时是几乎全部颗粒共同参与的一种状态，因此用累积体积分数90%来表征更能表现出整体变化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明金刚石强度测试装置结构示意图。
图中：1-PCD模腔，2-PCD上压头，3-PCD下压头，（4，4'）-超声振源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种金刚石强度测试装置，该测试装置包括PCD模腔和超声振源，PCD上压头位于PCD模腔内且上端固定在超声振源上，PCD下压头位于PCD模腔内且下端固定在超声振源上，PCD模腔和PCD上压头及PCD下压头组成封闭结构。
实施例2
一种金刚石强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中进行干燥。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将步骤①中干燥好的金刚石样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，让金刚石样品在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品进行强度测试评价。
对于金刚石粗磨粒采用筛分法检测超声破碎前后基本粒质量变化率φ来评价其强度大小，φ=（m0-m1）*100/m0，φ与金刚石粗磨粒强度值负相关，φ值越高表明金刚石粗磨粒的强度值越低。
对于金刚石微粉用超声破碎前后D90的迁移率δ来评价其强度大小，D90为激光粒度仪检测时颗粒累积体积分数90%时所对应的粒径大小，δ=（D90前-D90后）*100/D90前，δ值与金刚石强度值负相关，δ值越高表明金刚石微粉的强度值越低。
实施例3
一种金刚石强度测试装置，该测试装置包括PCD模腔和超声振源，PCD上压头位于PCD模腔内且上端固定在超声振源上，PCD下压头位于PCD模腔内且下端固定在超声振源上，PCD模腔和PCD上压头及PCD下压头组成封闭结构。
一种金刚石强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在105-115℃下，干燥时间为2-4h。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将步骤①中干燥好的金刚石样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实，PCD上压头和PCD下压头二者不能相对移动。
③开启超声系统，设置超声波输出功率为1000-2000W、超声频率为20-40KHz、超声时间为1-8min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品进行强度测试评价。
其中，对金刚石粗磨粒粒度为16/18~325/400目采用筛分法检测超声破碎前后基本粒质量变化率φ来评价其强度大小，φ=（m0-m1）*100/m0，φ与金刚石粗磨粒强度值负相关，φ值越高表明金刚石粗磨粒的强度值越低；对金刚石微粉粒度为≤36/54μm用超声破碎前后D90的迁移率δ来表征强度等级，D90为激光粒度仪检测时颗粒累积体积分数90%时所对应的粒径大小，δ=（D90前-D90后）*100/D90前，δ值与强度值负相关，δ值越高表明金刚石微粉的强度值越低。
实施例4
一种金刚石微粉强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在110℃下干燥3h，用激光粒度分析仪测量试样的D90，标记为D90前。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将0.5g粒度为6/12μm的金刚石微粉（2型破碎料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率2000W、振动频率20KHz、超声振动时间3min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用马尔文激光粒度仪测振动后样品的粒度分布，记录D90数据，标记为D90后。
本发明金刚石微粉D90前=11.597μm，D90后=8.269μm，采用公式δ=（D90前-D90后）*100/D90前进行计算，D90迁移率δ为28.7%。
实施例5
一种金刚石微粉强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在105℃下干燥5h，用激光粒度分析仪测量试样的D90，标记为D90前。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将1g粒度为20/30μm的金刚石微粉（原生料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率2000W、振动频率30KHz、超声振动时间2min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用马尔文激光粒度仪测振动后样品的粒度分布，记录D90数据，标记为D90后。
本发明金刚石微粉D90前=29.526μm，D90后=16.771μm，采用公式δ=（D90前-D90后）*100/D90前进行计算，D90迁移率δ为43.2%。
实施例6
一种金刚石微粉强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在105℃下干燥5h，用激光粒度分析仪测量试样的D90，标记为D90前。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将0.5g粒度为5/10μm的金刚石微粉（2.5型破碎料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率2000W、振动频率20KHz、超声振动时间3min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用马尔文激光粒度仪测振动后样品的粒度分布，记录D90数据，标记为D90后。
本发明金刚石微粉D90前=9.840μm，D90后=8.216μm，采用公式δ=（D90前-D90后）*100/D90前进行计算，D90迁移率δ为16.5%。
实施例7
一种金刚石微粉强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在105℃下干燥5h，用激光粒度分析仪测量试样的D90，标记为D90前。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将1g粒度为8/16μm的金刚石微粉（3型破碎料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率2000W、振动频率20KHz、超声振动时间3min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用马尔文激光粒度仪测振动后样品的粒度分布，记录D90数据，标记为D90后。
本发明金刚石微粉D90前=15.549μm，D90后=13.387μm，采用公式δ=（D90前-D90后）*100/D90前进行计算，D90迁移率δ为13.9%。
实施例8
一种金刚石微粉强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在105℃下干燥5h，用激光粒度分析仪测量试样的D90，标记为D90前。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将0.4g粒度为15/25μm的金刚石微粉（2型破碎料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率1000W、振动频率40KHz、超声振动时间6min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用马尔文激光粒度仪测振动后样品的粒度分布，记录D90数据，标记为D90后。
本发明金刚石微粉D90前=24.894μm，D90后=19.218μm，采用公式δ=（D90前-D90后）*100/D90前进行计算，D90迁移率δ为22.8%。
实施例9
一种金刚石微粉强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在105℃下干燥5h，用激光粒度分析仪测量试样的D90，标记为D90前。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将0.4g粒度为0/1μm的金刚石微粉（1.5型破碎料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率1000W、振动频率40KHz、超声振动时间8min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用马尔文激光粒度仪测振动后样品的粒度分布，记录D90数据，标记为D90后。
本发明金刚石微粉D90前=0.787μm，D90后=0.545μm，采用公式δ=（D90前-D90后）*100/D90前进行计算，D90迁移率δ为30.7%。
实施例10
一种金刚石微粉强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在110℃下干燥3h，用激光粒度分析仪测量试样的D90，标记为D90前。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将0.4g粒度为4/8μm的金刚石微粉（1型破碎料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率1000W、振动频率40KHz、超声振动时间8min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用马尔文激光粒度仪测振动后样品的粒度分布，记录D90数据，标记为D90后。
本发明金刚石微粉D90前=7.832μm，D90后=4.120μm，采用公式δ=（D90前-D90后）*100/D90前进行计算，D90迁移率δ为47.4%。
实施例11
一种金刚石微粉强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在115℃下干燥2h，用激光粒度分析仪测量试样的D90，标记为D90前。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将0.6g粒度为8/16μm的金刚石微粉（2型破碎料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率2000W、振动频率40KHz、超声振动时间8min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用马尔文激光粒度仪测振动后样品的粒度分布，记录D90数据，标记为D90后。
本实施例金刚石微粉D90前=16.477μm，D90后=9.046μm，采用公式δ=（D90前-D90后）*100/D90前进行计算，D90迁移率δ为45.1%。
实施例12
一种金刚石粗磨粒强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在110℃下干燥3h，用筛分法得到金刚石粗磨粒样品基本粒。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将步骤①中0.4g粒度为20/25目的金刚石粗磨粒（2型料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率1000W、振动频率20KHz、超声振动时间3min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用筛分法得到金刚石样品超声破碎后基本粒质量为0.3995g。
本实施例金刚石粗磨粒m0=0.4g，m1=0.3995g，采用公式φ=（m0-m1）*100/m0进行计算，φ=12.5%。
实施例13
一种金刚石粗磨粒强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在105℃下干燥5h，用筛分法得到金刚石粗磨粒样品基本粒。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将步骤①中0.5g粒度为35/40目的金刚石粗磨粒（2型料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率2000W、振动频率40KHz、超声振动时间8min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用筛分法得到金刚石样品超声破碎后基本粒质量为0.49775g。
本实施例金刚石粗磨粒m0=0.5g，m1=0.49775g，采用公式φ=（m0-m1）*100/m0进行计算，φ=45%。
实施例14
一种金刚石粗磨粒强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在110℃下干燥3h，用筛分法得到金刚石粗磨粒样品基本粒。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将步骤①中1g粒度为60/70目的金刚石粗磨粒（2.5型料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率2000W、振动频率20KHz、超声振动时间3min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用筛分法得到金刚石样品超声破碎后基本粒质量为0.99835g。
本实施例金刚石粗磨粒m0=1g，m1=0.99835g，采用公式φ=（m0-m1）*100/m0进行计算，φ=16.5%。
实施例15
一种金刚石粗磨粒强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在110℃下干燥3h，用筛分法得到金刚石粗磨粒样品基本粒。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将步骤①中0.6g粒度为80/100目的金刚石粗磨粒（3型破碎料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率2000W、振动频率20KHz、超声振动时间3min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用筛分法得到金刚石样品超声破碎后基本粒质量为0.5995g。
本实施例金刚石粗磨粒m0=0.6g，m1=0.5995g，采用公式φ=（m0-m1）*100/m0进行计算，φ=8.3%。
实施例16
一种金刚石粗磨粒强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在110℃下干燥3h，用筛分法得到金刚石粗磨粒样品基本粒。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将步骤①中0.4g粒度为140/170目的金刚石粗磨粒（2型破碎料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率1000W、振动频率40KHz、超声振动时间6min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用筛分法得到金刚石样品超声破碎后基本粒质量为0.39915g。
本实施例金刚石粗磨粒m0=0.4g，m1=0.39915g，采用公式φ=（m0-m1）*100/m0进行计算，φ=21.2%。
实施例17
一种金刚石粗磨粒强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在110℃下干燥3h，用筛分法得到金刚石粗磨粒样品基本粒。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将步骤①中0.5g粒度为200/230目的金刚石粗磨粒（1.5型破碎料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率1000W、振动频率40KHz、超声振动时间8min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用筛分法得到金刚石样品超声破碎后基本粒质量为0.49786g。
本实施例金刚石粗磨粒m0=0.5g，m1=0.49786g，采用公式φ=（m0-m1）*100/m0进行计算，φ=42.8%。
实施例18
一种金刚石粗磨粒强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在110℃下干燥3h，用筛分法得到金刚石粗磨粒样品基本粒。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将步骤①中0.4g粒度为270/325目的金刚石粗磨粒（1型破碎料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率2000W、振动频率40KHz、超声振动时间8min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用筛分法得到金刚石样品超声破碎后基本粒质量为0.39802g。
本实施例金刚石粗磨粒m0=0.4g，m1=0.39802g，采用公式φ=（m0-m1）*100/m0进行计算，φ=49.5%。
实施例19
一种金刚石粗磨粒强度测试方法，具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中，在110℃下干燥3h，用筛分法得到金刚石粗磨粒样品基本粒。
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将步骤①中0.6g粒度为325/400目的金刚石粗磨粒（2型破碎料）样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上下压头两端施加压力，使金刚石样品压实。
③开启超声系统，设置超声波功率2000W、振动频率30KHz、超声振动时间8min，让金刚石在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损。
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品从罐体中取出，用筛分法得到金刚石样品超声破碎后基本粒质量为0.59785g。
本实施例金刚石粗磨粒m0=0.6g，m1=0.59785g，采用公式φ=（m0-m1）*100/m0进行计算，φ=35.8%。
以上对本发明所提供的一种金刚石强度测试装置和方法进行了详细介绍。本文中应用了具体的个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种金刚石强度测试装置，其特征在于：所述测试装置包括PCD模腔（1）和超声振源（4，4'），PCD上压头（2）位于PCD模腔（1）内且上端固定在超声振源（4）上，PCD下压头（3）位于PCD模腔（1）内且下端固定在超声振源（4'）上；所述PCD模腔（1）和PCD上压头（2）及PCD下压头（3）组成封闭结构。
2.一种金刚石强度测试方法，其特征在于：具体步骤如下：
①将金刚石样品置于烘箱中进行干燥；
②将PCD下压头装入PCD模腔内，再将步骤①中干燥好的金刚石样品装入PCD模腔中，装上PCD上压头，在PCD上压头和PCD下压头两端施加压力，使金刚石样品压实；
③开启超声系统，让金刚石样品在超声波作用下振动，实现颗粒与颗粒之间的碰撞、磨损，获得超声破碎后的金刚石样品；
④对步骤③经超声破碎后的金刚石样品进行强度测试评价。
3.根据权利要求2所述的金刚石强度测试方法，其特征在于：步骤①中，所述金刚石样品干燥温度为105-115℃、干燥时间为2-4h。
4.根据权利要求2或3所述的金刚石强度测试方法，其特征在于：步骤②中，所述PCD模腔中金刚石样品的质量为0.3-2.0g。
5.根据权利要求2所述的金刚石强度测试方法，其特征在于：步骤②中，所述金刚石样品压实后，PCD上压头与PCD下压头二者不能相对移动。
6.根据权利要求2所述的金刚石强度测试方法，其特征在于：步骤③中，所述超声波输出功率1000-2000W、超声频率为20-40KHz、超声时间为1-8min。
7.根据权利要求2所述的金刚石强度测试方法，其特征在于：步骤④中，所述金刚石样品为金刚石粗磨粒时，金刚石粗磨粒粒度为16/18~325/400目；所述金刚石粗磨粒用筛分法检测超声破碎前后基本粒质量变化率φ来评价其强度大小，φ=（m0-m1）*100/m0；所述φ与金刚石粗磨粒强度值负相关，φ值越高表明金刚石粗磨粒的强度值越低。
8.根据权利要求2所述的金刚石强度测试方法，其特征在于：步骤④中，所述金刚石样品为金刚石微粉时，金刚石微粉粒度≤36/54μm；所述金刚石微粉用超声破碎前后D90的迁移率δ来评价其强度大小；所述D90为激光粒度仪检测时颗粒累积体积分数90%时所对应的粒径大小，δ=（D90前-D90后）*100/D90前；所述δ值与金刚石强度值负相关，δ值越高表明金刚石微粉的强度值越低。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111515957.6A CN114199610A (zh) | 2021-12-13 | 2021-12-13 | 一种金刚石强度测试装置和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111515957.6A CN114199610A (zh) | 2021-12-13 | 2021-12-13 | 一种金刚石强度测试装置和方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114199610A true CN114199610A (zh) | 2022-03-18 |
Family
ID=80652825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111515957.6A Pending CN114199610A (zh) | 2021-12-13 | 2021-12-13 | 一种金刚石强度测试装置和方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114199610A (zh) |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5046357A (en) * | 1990-01-19 | 1991-09-10 | Crafts Precision Industries, Inc. | Hardness testing diamond indenter |
| CN2116901U (zh) * | 1992-04-15 | 1992-09-23 | 冶金工业部第一地质勘查局探矿技术研究所 | 金刚石强度仪加压装置 |
| CN1447775A (zh) * | 2000-07-21 | 2003-10-08 | 株式会社石塚研究所 | 窄粒度范围单晶微小金刚石颗粒及其制备方法 |
| JP2005219162A (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ダイヤモンドの加工方法 |
| JP2006162279A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-06-22 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 微粒子強度測定方法及び装置 |
| CN101144188A (zh) * | 2007-07-09 | 2008-03-19 | 燕山大学 | 正交结构bc3n晶体及其制备方法 |
| CN102784917A (zh) * | 2011-05-18 | 2012-11-21 | 中国石油化工集团公司 | 直接合成金刚石磨块的制造方法 |
| JP2013024649A (ja) * | 2011-07-19 | 2013-02-04 | Allied Material Corp | ダイヤモンド圧子およびその製造方法 |
| CN103940685A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-23 | 华侨大学 | 一种微观尺度材料高频疲劳特性的测试方法 |
| CN104266944A (zh) * | 2014-10-16 | 2015-01-07 | 河南四方达超硬材料股份有限公司 | 一种金刚石微粉强度的表征方法 |
| CN104483217A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-01 | 华侨大学 | 一种磨粒冲击疲劳测试设备 |
| US9194824B1 (en) * | 2011-03-28 | 2015-11-24 | Us Synthetic Corporation | Anvils and ultra-high pressure apparatuses using the same |
| CN205317607U (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-15 | 河南理工大学 | 新型超声振动辅助单颗磨粒划刻试验装置 |
| JP2016164102A (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-08 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド多結晶体、切削工具、耐摩工具、研削工具、およびダイヤモンド多結晶体の製造方法 |
| CN206277485U (zh) * | 2016-08-29 | 2017-06-27 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 磨具成型模具 |
| CN109661568A (zh) * | 2017-08-10 | 2019-04-19 | 住友电气工业株式会社 | 多晶金刚石制成的压头及使用压头评价开裂引发载荷的方法和装置 |
-
2021
- 2021-12-13 CN CN202111515957.6A patent/CN114199610A/zh active Pending
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5046357A (en) * | 1990-01-19 | 1991-09-10 | Crafts Precision Industries, Inc. | Hardness testing diamond indenter |
| CN2116901U (zh) * | 1992-04-15 | 1992-09-23 | 冶金工业部第一地质勘查局探矿技术研究所 | 金刚石强度仪加压装置 |
| CN1447775A (zh) * | 2000-07-21 | 2003-10-08 | 株式会社石塚研究所 | 窄粒度范围单晶微小金刚石颗粒及其制备方法 |
| JP2005219162A (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ダイヤモンドの加工方法 |
| JP2006162279A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-06-22 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 微粒子強度測定方法及び装置 |
| CN101144188A (zh) * | 2007-07-09 | 2008-03-19 | 燕山大学 | 正交结构bc3n晶体及其制备方法 |
| US9194824B1 (en) * | 2011-03-28 | 2015-11-24 | Us Synthetic Corporation | Anvils and ultra-high pressure apparatuses using the same |
| CN102784917A (zh) * | 2011-05-18 | 2012-11-21 | 中国石油化工集团公司 | 直接合成金刚石磨块的制造方法 |
| JP2013024649A (ja) * | 2011-07-19 | 2013-02-04 | Allied Material Corp | ダイヤモンド圧子およびその製造方法 |
| CN103940685A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-23 | 华侨大学 | 一种微观尺度材料高频疲劳特性的测试方法 |
| CN104266944A (zh) * | 2014-10-16 | 2015-01-07 | 河南四方达超硬材料股份有限公司 | 一种金刚石微粉强度的表征方法 |
| CN104483217A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-01 | 华侨大学 | 一种磨粒冲击疲劳测试设备 |
| JP2016164102A (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-08 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド多結晶体、切削工具、耐摩工具、研削工具、およびダイヤモンド多結晶体の製造方法 |
| CN205317607U (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-15 | 河南理工大学 | 新型超声振动辅助单颗磨粒划刻试验装置 |
| CN206277485U (zh) * | 2016-08-29 | 2017-06-27 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 磨具成型模具 |
| CN109661568A (zh) * | 2017-08-10 | 2019-04-19 | 住友电气工业株式会社 | 多晶金刚石制成的压头及使用压头评价开裂引发载荷的方法和装置 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 中国材料研究学会超硬材料及制品专业委员会: "中国超硬材料与制品50周年精选文集", 30 September 2014, 浙江大学出版社 * |
| 季远 , 王娜君 , 张德远: "聚晶金刚石的超声振动研磨机理研究", 工具技术, no. 12, 22 December 2001 (2001-12-22) * |
| 岳崇杰等: "对人造金刚石强度测试方法的几点探讨", 磨料磨具与磨削, 20 April 1995 (1995-04-20) * |
| 王刚;李全城;沈剑云;郭桦;徐西鹏;: "超声波冲击破碎钎焊金刚石磨粒的实验研究", 超硬材料工程, no. 03, 15 June 2011 (2011-06-15) * |
| 臧建兵 , 王焕新: "冲击试验后金刚石样品的分类与表征", 金刚石与磨料磨具工程, no. 06, 30 December 2001 (2001-12-30) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Azarhoushang et al. | Development of a novel ultrasonic unit for grinding of ceramic matrix composites | |
| CN109655342B (zh) | 一种微小颗粒试样破碎过程研究实验装置及其实验方法 | |
| CN107831085B (zh) | 一种测试金属材料在不同压入深度的硬度的方法 | |
| Feng et al. | Tool wear monitoring for micro-end grinding of ceramic materials | |
| Gopal et al. | A new chip-thickness model for performance assessment of silicon carbide grinding | |
| JP4355339B2 (ja) | ミクロン級の超砥粒の圧潰強さを測定する装置 | |
| US11041791B2 (en) | Indenter made of polycrystalline diamond, and method and apparatus using the same for evaluating crack initiation load | |
| Costa et al. | Influence of single diamond wire sawing of photovoltaic monocrystalline silicon on the feed force, surface roughness and micro-crack depth | |
| Xu et al. | Quantitative analysis of the loads acting on the abrasive grits in the diamond sawing of granites | |
| CN110243706B (zh) | 可避免加工损伤的大体积混凝土界面过渡区硬度测试方法 | |
| CN114199610A (zh) | 一种金刚石强度测试装置和方法 | |
| Lin et al. | Characterization of grinding wheel condition by acoustic emission signals | |
| Brecker | The fracture strength of abrasive grains | |
| JP5518988B2 (ja) | 多結晶シリコン部材およびシリコン体を破壊する方法 | |
| CN101614641B (zh) | 一种人造金刚石冲击韧性检测方法 | |
| CN206594110U (zh) | 一种基于声发射技术的残余应力在线无损检测系统 | |
| CN105776220B (zh) | 一种研磨液用碳化硼粉的制备方法 | |
| CN112798453A (zh) | 一种多传感器信息融合的砂带磨损检测方法 | |
| CN106645425A (zh) | 一种基于声发射技术的残余应力在线无损检测系统及方法 | |
| CN205996807U (zh) | 用于刀片生产的厚度快速测量装置 | |
| CN205996806U (zh) | 片刀厚度精准测量工装 | |
| Gömze et al. | Changing the rheo-mechanical models of light metal Ti and Ti-alloy powders under uniaxial compaction | |
| CN202317994U (zh) | 平面磨削的磨削区温度测量装置 | |
| CN114034592A (zh) | 一种磨料磨耗及破碎性能检测分析方法 | |
| CN116882078A (zh) | 一种基于旋转超声辅助端面磨削氧化锆陶瓷磨削力模型的建立方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |