金刚石胎体烧结过程中的扩散钎焊

1930年后，开始利用粉末冶金原理制作金刚石圆锯片，初期的工具主要由金刚石、高熔点骨架金属粉、低熔点单质金属粉和填充材料烧结形成，其中低熔点金属粉作为钎料使用。1960年后，金刚石工具迅速发展，越来越多的单位开始系统研究胎体粉末，尤其是预合金形式的粉状钎料在金刚石工具中的扩散钎焊作用得到越来越广泛的关注。

在金刚石工具的使用过程中，大量金刚石由于胎体磨损而脱落流失，而非金刚石本身磨损失效，金刚石的利用率比较低。这是因为传统的金刚石刀头制造是靠胎体对金刚石的机械包镶作用固定金刚石，由于金刚石与一般胎体金属材料不润湿，在使用过程中胎体被磨损到金刚石出露一定高度时，金刚石极易与金属胎体剥离，大大降低了金刚石工具使用性能及寿命。提高胎体对金刚石包镶能力是避免金刚石过早脱落有效的技术措施，前期主要通过胎体粉末相变产生的机械挤压包镶作用提高把持力；近二十年，活性预合金粉末与金刚石化学冶金结合的研究持续升温。

在预合金粉末中添加镍、钛、锆、钒、铬、钼、钨等强碳化物形成元素，一方面可以提高合金对金刚石的浸润性，通过烧结过程的扩散钎焊作用提高胎体与金刚石之间的化学结合力，以增加金刚石在磨削过程中的出刃高度，提高切磨效率和金刚石的利用率；另一方面，预合金粉末作为粉状钎料提高了金刚石刀头的稳定性和一致性。新型钎焊材料与技术国家重点实验室根据粉末扩散钎焊机理，对粉状钎料进行系统研究，研发了FBAg625，FBAg737，FBCu14，FBCu17，FBCu18，FBCu70，FBCu423等系列银基和铜基粉状钎料。

由于预合金粉末的熔化温度范围与金刚石刀头烧结温度相适应，热压烧结过程就是扩散钎焊过程，冷压烧结过程是瞬间液相扩散焊过程，无论热压还是冷压工艺均可实现高熔点元素在中温环境下与金刚石润湿反应。

活性预合金粉末取代单质金属粉末用于孕镶金刚石复合体的钎焊性烧结，破解了金刚石工具胎体金属粉混合不均匀、低熔点元素易流失、高熔点活性元素作用弱、高蒸汽压元素易挥发、组元结构性偏聚、结合强度不稳定等技术瓶颈。将基体对金刚石镶嵌的机械把持作用连接优化为镶嵌/钎焊复合连接，提高了金刚石出刃高度和锋利度，采用新型钎焊材料与技术国家重点实验室研发的预合金粉末制备的刀头切割花岗岩时，切割速度可提高1.5～2倍，锯片寿命延长1.2～1.6倍