CN114633221A - 用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具及其制备方法 - Google Patents

用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具及其制备方法,以解决目前金刚石工具寿命短,成本高,现有加工方式制备的金刚石工具效率低的技术问题。该工具包括金刚石刀头及与金刚石刀头固定连接的金属基体;金属基体的第一端设置有连接轴,第二端端面设置有定位凸台;金刚石刀头一端面设置有与定位凸台相适配的定位凹槽。该方法为1、制备金刚石刀头过程为混料:按重量计,取金刚石粉15‑30份,SiC粉5‑20份,银粉2‑19份,锡粉3‑20份,青铜粉30‑70份和氧化铝陶瓷空心球5‑40份,混合;装粉;装炉与烧结;冷却与拆模;2、将金刚石刀头和金属基体固定连接后加工和开刃,得金刚石工具。

Description

用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具及 其制备方法
技术领域
本发明涉及连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的加工工具,具体涉及一种用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具及其制备方法。
背景技术
连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料具有耐高温、抗氧化、低密度、高强度和高韧性等一系列优点,在高超声速飞行器部件、航空发动机热端部件、航天飞机热防护系统和火箭发动机喷管等领域具有广泛的应用前景,连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料在从毛坯料到零件的生产过程中涉及到大量的机械加工问题,SiC陶瓷材料硬度高(HV=22.2±2GPa),连续纤维强度大(拉伸强度:T300型号C纤维3530MPa;三代SiC纤维2.5-4GPa),其复合材料更是结合了二者的性能优势,因此连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料属于新兴的难加工材料,加工工具必须选用硬度大于SiC陶瓷的金刚石或者CBN(立方氮化硼)工具,目前国内连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的生产规模有限,因此对于其加工所用的工具方面的研究相对匮乏。
当前数控加工中心常用的金刚石工具为电镀金刚石玻璃钻、电镀金刚石麻花钻、烧结金刚石锯片、烧结金刚石砂轮以及PCD(聚晶金刚石)铣刀,常用于铣削加工的为电镀金刚石玻璃钻,其在加工过程中存在的问题有:1、使用寿命短,更换频繁;2、不适用于三维针刺类产品的加工,三维针刺类产品硬度高,电镀金刚石玻璃钻在加工三维针刺类产品时容易出现接触报废现象,具体表现为玻璃钻在接触产品的瞬间,玻璃钻最前端的金刚石镀层即脱落,无法继续使用;此外,用于三维针刺类产品加工的PCD刀具存在成本较高的问题。连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料制备的飞行器零部件以骨架蒙皮为主,典型特点为壁薄,约4mm,尺寸大,约3000-4000mm,其加工过程对金刚石工具的寿命要求高。
金刚石工具的制备方法主要包括电镀、钎焊及烧结,电镀类和钎焊类两种工艺方法制备的金刚石工具都具有锋利性较高的优点,但由于工作层(金刚石层)较薄,不适用于长时间及大进给的加工,寿命普遍较短;烧结类金刚石工具可以将工作层厚度设计为远大于电镀及钎焊类,因此寿命方面有明显的优势,同时目前金刚石烧结工具的制备工艺流程简单,所需设备廉价易得,因此其产品普遍性价比较高。
发明内容
本发明目的在于解决目前金刚石工具寿命短,不适用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料产品,且成本较高的技术问题,提出一种用于连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具及其制备方法。
本发明的技术方案为:
一种用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具,其特殊之处在于:
包括金刚石刀头及与金刚石刀头固定连接的金属基体;
所述金属基体的第一端设置有连接轴,用于与机床主轴连接;金属基体的第二端端面设置有定位凸台;
所述金刚石刀头与金属基体的第二端相连接的一端设置有定位凹槽,所述定位凸台与定位凹槽相适配;
所述金刚石刀头由包括按照重量计的金刚石粉15-30份,碳化硅粉5-20份,银粉2-19份,锡粉3-20份,青铜粉30-70份和氧化铝陶瓷空心球5-40份烧结制备。
进一步地,所述金刚石刀头与金属基体直径相同;
所述定位凸台与定位凹槽的适配精度为0.5~1mm。
进一步地,所述金刚石刀头的直径大于等于150mm,金刚石刀头与金属基体采用粘接方式固定连接;
所述金属基体的第二端端面和定位凸台的侧面上设置有多个用于填充粘接剂的固定凹槽,所述固定凹槽的宽度为1~1.5mm,深度为0.5~1mm。
本发明还提供一种上述的用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具的制备方法,其特殊之处在于,包括以下步骤:
S1、制备金刚石刀头和金属基体;所述制备金刚石刀头包括:
S1.1、混料:按重量份计,取金刚石粉15-30份,碳化硅粉5-20份,银粉2-19份,锡粉3-20份,青铜粉30-70份和氧化铝陶瓷空心球5-40份,进行粉料混合,得到初始粉料;
S1.2、装粉:将初始粉料装入用于制备金刚石刀头的模具中;
S1.3、装炉与烧结:将装入初始粉料的模具放置在热压机内进行烧结;
S1.4、冷却与拆模:烧结完成后,待模具冷却后打开热压机门,取出后拆模得到金刚石刀头毛坯,将金刚石刀头毛坯加工后得金刚石刀头;
S2、将金刚石刀头和金属基体进行固定连接,制备得金刚石工具半成品;
S3、对金刚石工具半成品进行加工和开刃,得到成品金刚石工具。
进一步地,步骤S1.1中,所述初始粉料中各组分的颗粒大小为:金刚石粉100-400目,碳化硅粉100-400目,银粉300-500目,锡粉300-500目,青铜粉300-500目,氧化铝陶瓷空心球80-140目。
进一步地,步骤S1.1中,还包括在进行粉料混合前加入石蜡稀释液,所述石蜡稀释液为按重量计,液体石蜡与酒精1:1混合液;
所述石蜡稀释液的用量为每1Kg粉料添加8-12ml石蜡稀释液。
进一步地,步骤S1.2中,在将初始粉料放置在金刚石刀头的模具中后,再称量青铜粉放置在模具内初始粉料的上表面,用于制备金刚石刀头的过渡层。
进一步地,步骤S2中,所述将金刚石刀头和金属基体进行固定连接,具体为,当金刚石刀头的直径小于150mm时,采用钎焊方式固定连接;所述钎焊方式选用的是含银量为50%的银焊片,钎焊温度为690-750℃;
当金刚石刀头的直径大于等于150mm时,采用粘接方式固定连接。
进一步地,采用粘接方式进行固定连接时,在所述金属基体的第二端端面和定位凸台的侧面上设置有多个固定凹槽,所述固定凹槽的宽度为1~1.5mm,深度为0.5~1mm。
进一步地,步骤S1.1中,所述混料采用三维混料机,混料速度为10-20转/分钟,时间为1.5-3小时;
步骤S1.3中,所述热压烧结的烧结温度为450-730℃,加载为50-150KN,保温保压时间为3-8min。
本发明的有益效果:
1、本发明的金刚石工具的金刚石刀头与金属基体通过定位凸台和定位凹槽固定连接,整个金刚石刀头的工作层厚度较大,使用寿命长,耐磨蚀,可用于长时间的工作。
2、通过使用烧结工艺制备金刚石刀头替代电镀、钎焊等工艺制备的金刚石工具,显著地提高了金刚石工具的使用寿命,节省了生产过程中因替换工具所耗费的时间;烧结金刚石刀头增加了金刚石工具顶部工作层的厚度,解决了电镀工具在接触工件瞬间即出现镀层脱落,从而无法使用的情况。
附图说明
图1为本发明用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具实施例的立体示意图;
图2为本发明用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具实施例的主视图;
图3为图2的剖视图;
图4为本发明实施例中金属基体的立体示意图;
图5为本发明实施例中金刚石刀头的立体示意图;
图6为本发明实施例中金刚石刀头的定位凹槽立体示意图。
附图标记如下:
1-金刚石刀头,2-金属基体,3-定位凸台,4-固定凹槽,5-定位凹槽,6-连接轴。
具体实施方式
本实施例提供一种用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具,参见图1-图6,该金刚石工具包括金刚石刀头1及与金刚石刀头1固定连接的金属基体2。
金属基体2为圆柱形,金属基体2的第一端设置有连接轴6,连接轴6用于与数控加工中心的机床主轴连接;金属基体2的第二端端面上设置有定位凸台3;金刚石刀头1为与金属基体2直径相同的圆柱形,金刚石刀头1与金属基体2第二端相连接的一端设置有定位凹槽5,定位凸台3与定位凹槽5相适配;定位凸台3与定位凹槽5的适配精度为0.5~1mm,为使定位凸台3的顶端与金刚石刀头1上的定位凹槽5的底部可以贴合,通常需要对定位凸台3的端面进行倒角处理。可以理解的是,金属基体2的尺寸及金刚石刀头1的尺寸及形状可根据实际需要调整。
金刚石刀头1由包括按重量计,金刚石粉15-30份,碳化硅粉5-20份,银粉2-19份,锡粉3-20份,青铜粉30-70份和氧化铝陶瓷空心球5-40份烧结制备。
上述用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具的制备方法,包括以下步骤:
S1、制备金刚石刀头1和金属基体2;
金属基体2通过数控机床及相关设备进行制备,金属基体2的第一端连接轴6为常规连接轴,根据实际需要设计;
金属基体2的第二端设置有定位凸台3,定位凸台3仅为金属基体2与金刚石刀头1连接时提供粗略的定位,金刚石工具的最终精度依靠最终的修整环节来实现;定位凸台3的尺寸选择关系到金刚石刀头1与金属基体2的连接强度及金刚石工具最终的使用寿命,为了同时满足连接强度及使用寿命,定位凸台3的直径及高度应参照金刚石刀头1与金属基体2的外形尺寸。例如:金刚石刀头1与金属基体2的外径为4-150mm,定位凸台3的外径为2-148mm;金刚石刀头1的高度(厚度)为4-20mm,定位凸台3的高度为2-10mm。
制备金刚石刀头1的步骤包括:
S1.1、混料:按重量份计,取金刚石粉15-30份,碳化硅粉5-20份,银粉2-19份,锡粉3-20份,青铜粉30-70份和氧化铝陶瓷空心球5-40份,粒度大小为,金刚石100-400目,碳化硅粉末100-400目,银粉300-500目,锡粉300-500目,青铜粉300-500目,氧化铝陶瓷空心球80-140目,进行粉料混合,得到初始粉料。所有金属原材料自开封以来统一采用真空封装,在使用过程中无需进行特殊工艺处理,初始粉料需短时间存放的,统一用真空封装袋封装后储存。
对连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的加工主要以实现后续使用为主,因后期连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料还需进行表面涂覆处理,因此在机械加工过程中对于加工表面的粗糙度要求不高,金刚石颗粒尺寸可以选择小于400目的目数,同时根据实际加工工艺,可以对金刚石颗粒的尺寸进行调节;碳化硅粉主要用于辅助性磨削加工,用以降低磨料成本,其粒度一般选用低于金刚石一个等级的粒度,例如:金刚石选用200目,则碳化硅粉选用170目;银粉和锡粉在烧结过程中主要起改善胎体的可烧结性的作用,其粒度范围选为300-500目;青铜粉在金刚石刀头1的烧结过程中起粘结剂的作用,粒度范围与银粉和锡粉相同;氧化铝陶瓷空心球主要用于在金刚石工具使用过程中容纳废屑,并且在金刚石工具表层消耗后能使内层的金刚石层暴露并能继续工作,还能优化金刚石刀头1冷却散热功能。
在混合前,为避免原材料出现偏析现象,在粉料中加入石蜡稀释液,石蜡稀释液为按重量计,液体石蜡与酒精1:1混合液;石蜡稀释液的用量为每1Kg粉料添加8-12ml石蜡稀释液,石蜡稀释液有助于金属粉料均匀的包裹于金刚石颗粒上,从而避免混合后的粉料出现偏析现象;混料时采用三维混料机,混料速度为10-20转/分钟,时间为1.5-3小时。
S1.2、装粉:将初始粉料装入用于制备金刚石刀头1的石墨模具的腔体中,单套石墨模具中可以容纳的腔体数量因金刚石刀头1的尺寸而异;再称量青铜粉放置在模具内的初始粉料上表面,将石墨模具组装好;其中青铜粉用于制备金刚石刀头1的过渡层,青铜粉的用量根据金刚石刀头1的直径和制备过渡层的厚度确定。
S1.3、装炉与烧结:
装炉过程为:在热压机烧结工作区放置下部石墨电极,随后将组装好的模具水平放置于下部石墨电极上,并在组装好的模具上方且与下部石墨电极对称的位置放置上部石墨电极,随后检查热电偶位置,关炉门准备烧结;
烧结过程:按照工艺要求,在设备中输入相应的烧结工艺,烧结温度为450-730℃(如:450℃、490℃、530℃、570℃、610℃、650℃、690℃、730℃),加载为50-150KN(如50KN、70KN、90KN、110KN、130KN、150KN),保温保压时间为3-8min,随后启动设备,进行热压烧结。
S1.4、冷却与拆模:烧结完成后,待模具冷却后打开热压机门,拆模得到金刚石刀头毛坯,金刚石刀头毛坯经加工后得金刚石刀头1;
S2、将金刚石刀头1和金属基体2进行固定连接,制备得金刚石工具半成品;
金刚石刀头1和金属基体2进行固定连接,具体为,当金刚石刀头1的直径小于150mm时,采用钎焊方式固定连接;钎焊方式选用的是含银量为50%的银焊片,钎焊温度为690-750℃(如:690℃、710℃、730℃、750℃)。
当金刚石刀头1的直径大于等于150mm时,采用粘接方式固定连接;采用粘接方式进行固定连接时,在金属基体2的第二端端面和定位凸台3的侧面上设置有多个固定凹槽4,参见图4,固定凹槽4用于容置粘结剂,固定凹槽4的宽度为1~1.5mm,深度为0.5~1mm,固定凹槽4的设置可以有效的提高金属基体2与金刚石刀头1的粘结强度。
S3、对金刚石工具半成品进行加工和开刃,得到成品金刚石工具。
金刚石工具应用时,将金属基体2第一端的连接轴6装夹于数控机床上,在设备电机驱动下,可以实现金刚石工具的高速旋转,并可分别利用金刚石刀头1的侧面和端面对连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料进行轮廓及表面的加工。
以下结合具体实施例说明:
实施例1
(1)按重量份称取原料:金刚石粉20份,碳化硅粉10份,银粉5份,锡粉5份,青铜粉50份,氧化铝陶瓷空心球10份,每个组分所需要的份数的重量根据待加工金刚石刀头1的数量和规格确定;所选原材料的粒度为:金刚石320目,碳化硅粉末400目,银粉300目,锡粉300目,青铜粉300目,氧化铝陶瓷空心球100目;将按照重量份计1:1比例混合的液体石蜡与酒精的混合溶液加入所称取的粉料中,加入量为每公斤粉料加10ml石蜡稀释液,将粉料装入混料桶并装于三维混料机上,在高速模式(10-20转/分钟)下混料1.5h,得到初始粉料。
(2)将初始粉料装入模具腔体中,设定烧结温度为500℃,加载90KN,预压加载30KN,当温度到达500℃时,加载上升至90KN,保温保压8min,程序运行结束后,将模具放于工作台上自然冷却10min,进行脱模,得到金刚石刀头毛坯。
(3)利用320目砂纸对金刚石刀头毛坯进行去毛刺处理,金刚石刀头毛坯上的定位凹槽5内部采用金刚石锉刀进行去毛刺处理,确保金刚石刀头1的定位凹槽5可以与金属基体2的定位凸台3贴合,将50%银焊片按照金属基体2的端面尺寸进行裁剪,并在银焊片与金刚石刀头1的接触面上涂抹银焊膏,利用高频焊机进行焊接,焊接温度为690-750℃,焊接完成后将金刚石工具的加热部位埋入石英砂中缓慢降温。
(4)利用多功能磨床对焊接后的金刚石工具进行外圆及端面修整,修整时采用白刚玉砂轮,修整工序完成后将白刚玉砂轮更换为180目油石,进行金刚石刀头1的开刃处理,在修整及开刃过程中均需冷却液进行降温保护。
实施例2
(1)按重量份称取原料:金刚石粉30份,碳化硅粉8份,银粉2份,锡粉12份,青铜粉40份,氧化铝陶瓷空心球8份,每个组分所需要的份数的重量根据待加工金刚石刀头1的数量和规格确定;所选原材料的粒度为:金刚石240目,碳化硅粉末250目,银粉320目,锡粉320目,青铜粉320目,氧化铝陶瓷空心球100目;将按照重量份计1:1比例混合的液体石蜡与酒精的混合溶液加入所称取的粉料中,加入量为每公斤粉料加9ml石蜡稀释液,将粉料装入混料桶并装于三维混料机上,在高速模式(10-20转/分钟)下混料3h,得到初始粉料。其余步骤与实施例1相同,其中烧结温度为450-730℃,加载为50-150KN,保温保压时间为3-8min。
实施例3
(1)按重量份称取原料:金刚石粉25份,碳化硅粉10份,银粉10份,锡粉5份,青铜粉30份,氧化铝陶瓷空心球20份,每个组分所需要的份数的重量根据待加工金刚石刀头1的数量和规格确定;所选原材料的粒度为:金刚石100目,碳化硅粉末100目,银粉400目,锡粉400目,青铜粉400目,氧化铝陶瓷空心球80目;将按照重量份计1:1比例混合的液体石蜡与酒精的混合溶液加入所称取的粉料中,加入量为每公斤粉料加8ml石蜡稀释液,将粉料装入混料桶并装于三维混料机上,在高速模式(10-20转/分钟)下混料2h,得到初始粉料;其余步骤与实施例1相同,其中烧结温度为450-730℃,加载为50-150KN,保温保压时间为3-8min。
实施例4
(1)按重量份称取原料:金刚石粉15份,碳化硅粉5份,银粉5份,锡粉20份,青铜粉50份,氧化铝陶瓷空心球5份,每个组分所需要的份数的重量根据待加工金刚石刀头1的数量和规格确定;所选原材料的粒度为:金刚石200目,碳化硅粉末280目,银粉500目,锡粉500目,青铜粉500目,氧化铝陶瓷空心球140目;将按照重量份计1:1比例混合的液体石蜡与酒精的混合溶液加入所称取的粉料中,加入量为每公斤粉料加8ml石蜡稀释液,将粉料装入混料桶并装于三维混料机上,在高速模式(10-20转/分钟)下混料2h,得到初始粉料;其余步骤与实施例1相同,其中烧结温度为450-730℃,加载为50-150KN,保温保压时间为3-8min。
实施例5
(1)按重量份称取原料:金刚石粉15份,碳化硅粉5份,银粉2份,锡粉3份,青铜粉70份,氧化铝陶瓷空心球5份,每个组分所需要的份数的重量根据待加工金刚石刀头1的数量和规格确定;所选原材料的粒度为:金刚石400目,碳化硅粉360目,银粉350目,锡粉350目,青铜粉350目,氧化铝陶瓷空心球120目;将按照重量份计1:1比例混合的液体石蜡与酒精的混合溶液加入所称取的粉料中,加入量为每公斤粉料加11ml石蜡稀释液,将粉料装入混料桶并装于三维混料机上,在高速模式(10-20转/分钟)下混料2.5h,得到初始粉料;其余步骤与实施例1相同,其中烧结温度为450-730℃,加载为50-150KN,保温保压时间为3-8min。
实施例6
(1)按重量份称取原料:金刚石粉15份,碳化硅粉15份,银粉19份,锡粉6份,青铜粉30份,氧化铝陶瓷空心球15份,每个组分所需要的份数的重量根据待加工金刚石刀头1的数量和规格确定;所选原材料的粒度为:金刚石300目,碳化硅粉180目,银粉450目,锡粉450目,青铜粉450目,氧化铝陶瓷空心球130目;将按照重量份计1:1比例混合的液体石蜡与酒精的混合溶液加入所称取的粉料中,加入量为每公斤粉料加12ml石蜡稀释液,将粉料装入混料桶并装于三维混料机上,在高速模式(10-20转/分钟)下混料2h,得到初始粉料;其余步骤与实施例1相同,其中烧结温度为450-730℃,加载为50-150KN,保温保压时间为3-8min。
实施例7
(1)按重量份称取原料:金刚石粉15份,碳化硅粉5份,银粉7份,锡粉3份,青铜粉30份,氧化铝陶瓷空心球40份,每个组分所需要的份数的重量根据待加工金刚石刀头1的数量和规格确定;所选原材料的粒度为:金刚石360目,碳化硅粉300目,银粉400目,锡粉400目,青铜粉400目,氧化铝陶瓷空心球90目;将按照重量份计1:1比例混合的液体石蜡与酒精的混合溶液加入所称取的粉料中,加入量为每公斤粉料加10ml石蜡稀释液,将粉料装入混料桶并装于三维混料机上,在高速模式下混料1.5h,得到初始粉料;其余步骤与实施例1相同,其中烧结温度为450-730℃,加载为50-150KN,保温保压时间为3-8min。

Claims (10)

1.一种用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具,其特征在于:
包括金刚石刀头(1)及与金刚石刀头(1)固定连接的金属基体(2);
所述金属基体(2)的第一端设置有连接轴(6),用于与机床主轴连接;金属基体(2)的第二端端面设置有定位凸台(3);
所述金刚石刀头(1)与金属基体(2)的第二端相连接的一端设置有定位凹槽(5),所述定位凸台(3)与定位凹槽(5)相适配;
所述金刚石刀头(1)由包括按照重量计的金刚石粉15-30份,碳化硅粉5-20份,银粉2-19份,锡粉3-20份,青铜粉30-70份和氧化铝陶瓷空心球5-40份烧结制备。
2.根据权利要求1所述的用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具,其特征在于:
所述金刚石刀头(1)与金属基体(2)直径相同;
所述定位凸台(3)与定位凹槽(5)的适配精度为0.5~1mm。
3.根据权利要求1或2所述的用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具,其特征在于:
所述金刚石刀头(1)的直径大于等于150mm,金刚石刀头(1)与金属基体(2)采用粘接方式固定连接;
所述金属基体(2)的第二端端面和定位凸台(3)的侧面上设置有多个用于填充粘接剂的固定凹槽(4),所述固定凹槽(4)的宽度为1~1.5mm,深度为0.5~1mm。
4.一种权利要求1或2或3所述的用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、制备金刚石刀头(1)和金属基体(2);所述制备金刚石刀头(1)包括:
S1.1、混料:按重量份计,取金刚石粉15-30份,碳化硅粉5-20份,银粉2-19份,锡粉3-20份,青铜粉30-70份和氧化铝陶瓷空心球5-40份,进行粉料混合,得到初始粉料;
S1.2、装粉:将初始粉料装入用于制备金刚石刀头(1)的模具中;
S1.3、装炉与烧结:将装入初始粉料的模具放置在热压机内进行烧结;
S1.4、冷却与拆模:烧结完成后,待模具冷却后打开热压机门,取出后拆模得到金刚石刀头毛坯,将金刚石刀头毛坯加工后得金刚石刀头(1);
S2、将金刚石刀头(1)和金属基体(2)进行固定连接,制备得金刚石工具半成品;
S3、对金刚石工具半成品进行加工和开刃,得到成品金刚石工具。
5.根据权利要求4所述的用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具的制备方法,其特征在于:
步骤S1.1中,所述初始粉料中各组分的颗粒大小为:金刚石粉100-400目,碳化硅粉100-400目,银粉300-500目,锡粉300-500目,青铜粉300-500目,氧化铝陶瓷空心球80-140目。
6.根据权利要求5所述的用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具的制备方法,其特征在于:
步骤S1.1中,还包括在进行粉料混合前加入石蜡稀释液,所述石蜡稀释液为按重量计,液体石蜡与酒精1:1混合液;
所述石蜡稀释液的用量为每1Kg粉料添加8-12ml石蜡稀释液。
7.根据权利要求6所述的用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具的制备方法,其特征在于:
步骤S1.2中,在将初始粉料放置在金刚石刀头(1)的模具中后,再称量青铜粉放置在模具内初始粉料的上表面,用于制备金刚石刀头(1)的过渡层。
8.根据权利要求4-7任一所述的用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具的制备方法,其特征在于:
步骤S2中,所述将金刚石刀头(1)和金属基体(2)进行固定连接,具体为,当金刚石刀头(1)的直径小于150mm时,采用钎焊方式固定连接;所述钎焊方式选用的是含银量为50%的银焊片,钎焊温度为690-750℃;
当金刚石刀头(1)的直径大于等于150mm时,采用粘接方式固定连接。
9.根据权利要求8所述的用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具的制备方法,其特征在于:
采用粘接方式进行固定连接时,在所述金属基体(2)的第二端端面和定位凸台(3)的侧面上设置有多个固定凹槽(4),所述固定凹槽(4)的宽度为1~1.5mm,深度为0.5~1mm。
10.根据权利要求8所述的用于加工连续纤维增韧SiC陶瓷基复合材料的金刚石工具的制备方法,其特征在于:
步骤S1.1中,所述混料采用三维混料机,混料速度为10-20转/分钟,时间为1.5-3小时;
步骤S1.3中,所述热压烧结的烧结温度为450-730℃,加载为50-150KN,保温保压时间为3-8min。
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