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之前有發表過(guo)一篇文章《復(fu)合(he)結合(he)劑(ji)-雙向奔赴(fu)的(de)(de)愛(ai)情》,簡單說明了(le)陶(tao)瓷和金(jin)屬復(fu)合(he)結合(he)劑(ji)的(de)(de)優點以及未來(lai)復(fu)合(he)結合(he)劑(ji)發展的(de)(de)重(zhong)點方向。
很(hen)多小伙伴(ban)看了(le),也理解了(le),但還是不知道怎(zen)么做。
本篇(pian)文章簡單梳(shu)理(li)一下思路。
我們以磷(lin)鐵合(he)金粉為例,逐步解析(xi)。
先看(kan)下面這(zhe)張圖:
這就是(shi)一個非常(chang)簡單的(de)磷鐵合金(jin)粉的(de)化學符號(hao)示意圖。左邊的(de)黑色(se)的(de)符號(hao)“Fe”代(dai)(dai)表鐵,右邊的(de)紅色(se)的(de)符號(hao)“P”代(dai)(dai)表磷。至于比例是(shi)多少,我們先不管。鐵屬(shu)于金(jin)屬(shu)材料(liao),磷屬(shu)于非金(jin)屬(shu)材料(liao)。為了區分,金(jin)屬(shu)材料(liao)我們用黑色(se),非金(jin)屬(shu)材料(liao)我們用紅色(se)。
磷(lin)鐵(tie)合(he)金(jin)(jin)粉是(shi)(shi)金(jin)(jin)屬(shu)磨(mo)(mo)具(ju)中(zhong)常見的(de)原材料之一(yi)。其(qi)中(zhong)的(de)鐵(tie)是(shi)(shi)金(jin)(jin)屬(shu)材料,鐵(tie)含量高就(jiu)意(yi)味(wei)著(zhu)(zhu)磷(lin)鐵(tie)合(he)金(jin)(jin)粉在金(jin)(jin)屬(shu)磨(mo)(mo)具(ju)中(zhong)呈現的(de)是(shi)(shi)以金(jin)(jin)屬(shu)為(wei)主的(de)特性,該(gai)(gai)金(jin)(jin)屬(shu)磨(mo)(mo)具(ju)往(wang)(wang)往(wang)(wang)壽命會更長(chang);其(qi)中(zhong)的(de)磷(lin)是(shi)(shi)非(fei)金(jin)(jin)屬(shu)材料,磷(lin)含量高就(jiu)意(yi)味(wei)著(zhu)(zhu)磷(lin)鐵(tie)合(he)金(jin)(jin)粉在金(jin)(jin)屬(shu)磨(mo)(mo)具(ju)中(zhong)呈現的(de)是(shi)(shi)以非(fei)金(jin)(jin)屬(shu)為(wei)主的(de)特性,該(gai)(gai)金(jin)(jin)屬(shu)磨(mo)(mo)具(ju)往(wang)(wang)往(wang)(wang)會更加鋒利。
簡單可以這樣理解:磷鐵合(he)金(jin)粉中,誰(shui)的(de)含量高(gao),合(he)金(jin)粉就呈現誰(shui)的(de)特性(xing)多一些(xie)。
進(jin)一步思考:既(ji)然鐵是金屬,那(nei)我們可(ke)(ke)不可(ke)(ke)以把(ba)鐵當成以鐵為主(zhu)的(de)鐵系金屬結(jie)合劑(ji)?我覺得可(ke)(ke)以,反正性(xing)能上(shang)是類(lei)同的(de)。
同理(li),磷(lin)是非金屬(shu)材(cai)料,呈現的(de)是脆性,我們可(ke)(ke)不(bu)可(ke)(ke)以把磷(lin)換成含(han)有磷(lin)的(de)磷(lin)化(hua)物?比如五氧化(hua)二(er)磷(lin)。五氧化(hua)二(er)磷(lin)熔點300多℃,在金屬(shu)結(jie)合劑中是完全可(ke)(ke)以融(rong)的(de),也呈現的(de)是脆性。
按(an)照這個邏(luo)輯(ji),我們把上(shang)圖換(huan)成下圖。
進一步思(si)考:右邊的磷化(hua)物,除了磷化(hua)物,還有(you)哪(na)些是呈現脆(cui)性(xing)(xing)的低熔點的非金屬材料?氟化(hua)鈣(螢(ying)石)、冰(bing)晶石?好像這(zhe)些氟化(hua)物也是這(zhe)樣的:既有(you)脆(cui)性(xing)(xing),又有(you)催(cui)融的效果。
按照這個(ge)邏輯(ji),我們(men)把上圖(tu)換成下圖(tu)。
進一步(bu)思考:右邊的(de)氟化物(wu),除了氟化物(wu),還(huan)有哪些是呈現脆性的(de)低(di)熔點的(de)非金屬材料?氧化硼、氧化鋰?好像(xiang)這些陶(tao)瓷材料也是這樣的(de):既有脆性,又有催(cui)融的(de)效果。
事實上,我們(men)想(xiang)找的(de)材料只是(shi)要滿足(zu)兩點:一是(shi)脆(cui)性、二是(shi)催融(rong)。
好(hao)像(xiang)陶(tao)瓷(ci)(ci)類(lei)的(de)材(cai)(cai)料(liao)大(da)多都呈現的(de)是(shi)脆性。而催融,往往是(shi)含(han)有氟、硼、鋰(li)、鉀(jia)等這(zhe)類(lei)元素的(de)材(cai)(cai)料(liao)。陶(tao)瓷(ci)(ci)金剛石磨(mo)具(ju),為(wei)了(le)保護金剛石不被石墨化需(xu)要降(jiang)低(di)燒結(jie)溫度,陶(tao)瓷(ci)(ci)結(jie)合劑中一般都含(han)有這(zhe)類(lei)材(cai)(cai)料(liao)。
所(suo)以(yi),我們可以(yi)把(ba)這一類材料歸納到陶瓷結合劑中。這樣右邊就變成了陶瓷結合劑。
左邊(bian)的(de)(de)鐵(tie)系(xi)金屬結合(he)劑也(ye)可(ke)以(yi)(yi)再擴大一些范圍(wei),因為銅基(ji)、鐵(tie)基(ji)、鈷基(ji)、銀基(ji)、鋁基(ji)等通通表現的(de)(de)都是高(gao)強(qiang)度金屬結合(he)劑的(de)(de)性(xing)能,所以(yi)(yi)左邊(bian)可(ke)以(yi)(yi)改為金屬結合(he)劑。
按照這(zhe)個(ge)邏輯,我們把上圖(tu)進一步換成(cheng)下(xia)圖(tu)。
這樣(yang)一(yi)來,一(yi)個看起來比較容易理解的金(jin)屬陶瓷復(fu)合(he)結合(he)劑就出來了。
同樣(yang)道理:左邊的金屬結合劑(ji)含量越(yue)(yue)多,磨(mo)具(ju)強度(du)越(yue)(yue)大,右邊的陶(tao)瓷結合劑(ji)含量越(yue)(yue)多,磨(mo)具(ju)脆性(xing)、自銳性(xing)越(yue)(yue)好,鋒利度(du)越(yue)(yue)好。
你看(kan),不管材(cai)料怎么樣改變,邏輯(ji)是不變的。
但(dan)是(shi)(shi)這個還不能算是(shi)(shi)完(wan)全意義(yi)上的金(jin)(jin)屬和陶(tao)(tao)瓷(ci)復合結(jie)(jie)合劑(ji)。金(jin)(jin)屬和陶(tao)(tao)瓷(ci)復合結(jie)(jie)合劑(ji)是(shi)(shi)愛情(qing),是(shi)(shi)雙向奔赴(fu)的。而以上這種往往是(shi)(shi)陶(tao)(tao)瓷(ci)材料(liao)加(jia)入到金(jin)(jin)屬材料(liao)之中,改(gai)善(shan)了(le)金(jin)(jin)屬的性能,是(shi)(shi)單向的。
即便是這種(zhong)簡單的(de)改善,也會明顯地提高金屬磨具(ju)的(de)性(xing)能(neng)。
進一步思考:如果(guo)陶瓷材料耐高溫(wen),沒有催融的效(xiao)果(guo),添加(jia)到金屬里面行不行?
答(da)案是肯定的(de)。之前的(de)文章《淺談剛玉材料在金屬結合劑磨具(ju)中(zhong)的(de)應用》(←點擊可閱)里面提到了把(ba)剛玉材料添加金屬磨具(ju)中(zhong)的(de)良好效果。其(qi)實,碳化(hua)硅、剛玉、堿(jian)金屬氧化(hua)物等(deng)很多陶瓷(ci)材料添加進(jin)去(qu)的(de)效果都有異曲同工之妙。
這種(zhong)效(xiao)果的(de)(de)根本原理就是分散(san)的(de)(de)陶(tao)瓷(ci)材料在實際磨削過程中破碎,或(huo)形成了(le)微(wei)(wei)氣孔,或(huo)形成了(le)微(wei)(wei)刃口,這些都無疑增加了(le)磨具的(de)(de)自銳性(xing)。
回到本文第一(yi)張(zhang)圖(tu),思(si)考一(yi)個(ge)(ge)問(wen)題:如果我只用磷(lin)鐵(tie)材料做(zuo)一(yi)個(ge)(ge)金屬陶瓷復合結合劑的磨具,你(ni)覺得行不行呢(ni)?