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       【中国超硬材料网讯】11月14日，2013第六届郑州国际超硬材料及制品研讨会在郑州德亿大酒店四楼第一会议室隆重举行，本届研讨会由中国机床工具工业协会超硬材料分会联合国家超硬材料及制品工程技术研究中心等多家行业机构共同主办。

        研讨会上，中国机床工具工业协会超硬材料分会秘书长李志宏作了“半世纪风云，五十年辉煌”的行业发展报告，这篇报告也成为研讨会的第一讲，由此正式拉开了超硬材料技术论坛的序幕。



        钻粉作为金属结合剂，在金刚石工具中得到广泛使用，特别是广泛应用在排锯切割大理石上面。在这篇文章中，通过对不同的钻粉性能进行分析对比，评估其对金刚石把持力的影响，进而影响到用这些钻粉做成金刚石工具的切割性能。我们着重从力学性能、硬度、抗拉强度三方面，来分析钻粉的不同性能。结果显示，在不同的烧结温度下，通过检测钻粉的胎体硬度和微观组织结构，Eurotungstene(欧洲钨)公司的钻粉有出众的稳定内部组织结构。并且，在很高的烧结温度下，也没有金刚石碳化现象。正因为钻粉烧结后有这些出众的表现，使得欧洲钨公司的钻粉对金刚石把持力非常好。排锯在切割大理石时，刀头直线来回往复运动，要求有很高的金刚石把持力，欧洲钨公司的钻粉凭借良好的金刚石把持力，在排锯切割大理石的应用上非常成功。 



        1948年日本金刚石工业协会设立，其目的在于谋求日本金刚石工业的健全进步发展，借以对国民经济的发展作出贡献；在国内，日本金刚石协会协助化学物物资排出掌握管理促进法、劳动安全卫生法、水污染防治法、大气污染防治法等相关法规的立法。协会活动的内容主要包括金刚石工业技术和设备发展情况、对政府单位提出建议、答辩以及向相关团队通过发布信息、其它为达成目的所需兴办的事业、分科委员会的举办（技术委员会、专利委员会、总务委员会）。

       报告以图表形式介绍了日本金刚石粉末进口量、进口国家、进口金额、金刚石\CBN工具生产金额、用途演变、金刚石粉末销售演变、PCB\PCBN销售演变等。报告还给出了日本金刚石工业协会代表的第三次访问中国活动情况、在JIMTOF交换意见以及在日本开会员大会时，将介绍中国金刚石协会的具体情况。



        报告分为三部分，分别介绍了制造锯钻的高压设备及其改进；锯钻生长的催化机制和六面顶生长排列晶科的锯钻。报告以图表形式展示了2000—2010年十年间锯钻高压设备的生产水平以及生产成本、销售价格走势；同时也列举了国内在现有的制造锯钻的设备和行业内的国内外专家。



        报告介绍了现代化绳锯组锯的生产，给出了单条绳锯与组锯绳锯的对比极其应用，生产组锯绳锯生产的方法，组锯绳锯的市场，高效生产组锯绳锯的建议步骤。绳锯组锯多用于切割大理石、花岗岩等；以及注塑或橡胶硫化。介绍了现在标准绳锯参数以及存在的问题。热等静压法、注射成型法、热压法、无压渗透法等多种方法都可以生产绳锯组锯。



        报告主要介绍了利用水射流激光技术进行单晶金刚石切割、CVD金刚石和其它超硬材料的切割。所需水必须为纯净水，具有耗水量低，压力要求不高的优点，同时粒子尺寸小于0.2μm。水射流激光可以最大化的减小对工件表面的损伤，节省成本，提高了加工精密度。同时，水既是激光切割的工具，又起到了冷却降温的作用。



        该报告介绍了世界领先的工业金刚石原料供应商元素六的低含量立方氮化硼的PCBN牌号的发展。元素六拥有德国、爱尔兰、英国、荷兰、中国等多个跨国公司生产地，全球三千多名员工，销售额约5亿美元。公司部门分为磨料（石油天然气、高级材料、硬质合金）和技术两大部分；报告详细介绍了每个部门产品的种类和用途。



        该报告主要介绍作者所在实验室研制的基于国产六面顶压机构建的二级6-8型大腔体静高压装置的力学结构、压力标定、加热组装设计、温度标定以及采用金刚石复合材料作为二级顶锤产生超高压的一些探索性工作。压力标定结果表明，我们设计的14/8(传压介质边长/二级顶锤锤面边长，单位为mm)和12/6组装可达到的最大腔体压力约为18GPa,10/4组装的最大腔体压力约为20GPa;温度标定结果表明，三种组装均可在2300K的温度条件下稳定运行。就加载吨位而言，基于六面顶压机的二级增压装置的压强产生效率约为基于两面顶压机的2-6-8型增压装置的2.5倍。为了达到更高的压力，本实验室在设计三种硬质合金二级组装的基础上，进行了采用金刚石复合二级顶锤产生超高压的实验探索，采用原位电阻测量观测Zr在高压下相变（α-ω，7.96Gpa; ω-β，34.5GPa）的方法，标定了由多晶金刚石一硬质合金复合末级压砧构建的5.5/1.5组装的腔体压力。实验表明，自行研制的多晶金刚石一硬质合金复合末级压砧可使基于国产六面顶压机构架的二级加压系统的压力产生上限从约20GPa提高到35GPa以上，拓展了国内大腔体静高压技术的压力产生范围。应用这一技术，我们期望经过末级压砧材料与压腔设计的进一步优化，在基于国产六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置压腔中产生超过SOGPa的高压。

        为了提高孕镶金刚石钻头在坚硬致密弱研磨性地层的钻进效率，将胎体弱化理论引入钻头设计中，并进行了胎体弱化孕镶金刚石钻头的应用试验。研究结果表明:与普通孕镶金刚石钻头相比，其机械钻速提高了68%;经弱化处理的钻头在钻进过程中，弱化颗粒易于从胎体表面脱落，使其表面形成可再生凹坑型非光滑形态，弱化了胎体耐磨损性能，减少了钻头唇面与孔底岩石面之间的接触面积，提高了钻头唇面对岩石的单位面积压力;脱落的弱化颗粒在孔底参与磨损钻头胎体，提高了孔底岩粉的研磨能力，促进了胎体中新颗粒金刚石的出刃。



        为了减小PDC钻头在钻进岩层时复合片的磨损，提高钻进性能，本文在理论分析的基础上，利用车削试验模拟PDC钻头切削岩石，对PDC钻头的切削角、出露量、线速度和压入硬度对复合片磨损规律的影响进行研究。试验分别设定了五组不同的切削角、出露量、线速度和压入硬度，保证在正压力和摩擦路程不变的情况下，分别测定复合片的体积磨耗。结果表明，在相同力的作用下，随着切削角的减小，复合片切削齿各相同位置的应力增大，且复合片的磨耗增大，钻头使用寿命减短;不同切削角的切削齿都存在一个与之对应的最佳出露量，如切削角为15°时，最佳出露量为2mm;复合片的体积磨耗在钻进时与线速度成正比，可通过线速度v求得t;复合片切削齿的体积磨损量与岩石压入硬度成反比。


       以硝酸铝、异丙醇铝和正硅酸乙醋为原料，采用溶胶凝胶法制备了硅铝杂化高分子，并应用于磨具结合剂和金刚石包覆的研究。利用扫描电子显微镜(SEM )、傅里叶变换红外光谱SET-IR) , X射线衍射仪(XRD}、差示扫描量热一热重分析仪(DSC-TG)等手段对结合剂及包覆金刚石的结构与性能进行了表征，还研究了不同的烧结制度对采用该结合剂制备砂轮磨具试样硬度和抗弯强度等性能的影响。研究结果表明，采用溶胶凝胶法制备的硅铝杂化高分子结合剂粉体形态呈不规整片块状、粒度比较均匀，耐热性好。把合成的硅铝杂化高分子结合剂进行400℃热处理，然后在500℃进行烧结制备砂轮磨具试样，经测试砂轮磨具试样硬度最大达到76HRB，抗弯强度达到67.83MPa。金刚石包覆该硅铝化合物涂层，改善了金刚石表面的化学结构和热性能，在出现明显的失重速率加快之前几乎没有出现热失重现象，尤其是提高了金刚石的抗氧化温度，热失重速率加快突变温度提高了75℃。


        微晶玻璃是玻璃相和微晶相均匀分布形成的一种新型无机非金属材料，具有较高的机械强度、良好的耐热冲击性、耐磨性和耐腐蚀性等特点，有广泛的应用前景。不断开发微晶玻璃结合剂的新型制备工艺，对于提高砂轮质量具有重要意义。报告对微晶玻璃结合剂的种类、制备方法进行了详细系统的综述。


        报告开发了一种提纯人造金刚石的环保新工艺和新设备，采用物理方法进行人造金刚石表面除杂提纯。生产操作的过程中不需要使用任何酸和碱即可直接脱除人造金刚石表面附着的石墨、金属和叶腊石等杂质。该技术不仅操作简单，生产周期短，大大降低了生产成本，而且避免了采用酸碱和高温氧化等化学分离方法的高能耗和高污染等问题。该技术投资小，占地少，工艺简单，改造和维护费用很低，非常适用于目前大、中、小型人造金刚石企业的技术升级改造。

       报告详细内容敬请关注《第六届郑州国际超硬材料及制品研讨会论文集》。