一种异质异构金刚石砂轮及其制备方法
技术特征:
1.一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:所述异质异构金刚石砂轮的结构为方案1或方案2中的一种,所述方案1选自下述子方案中的一种;
2.根据权利要求1所述的一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:所述金刚石复合材料工作层由结合剂和金刚石微粉组成,所述结合剂以质量百分比计包括下述组分,cu:89~91wt.%,sn:9~11wt.%;所述金刚石复合材料工作层中金刚石添加体积百分比为12.5%-25%。
3.根据权利要求1所述的一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:金刚石微粉平均粒径为40μm-90μm;
4.根据权利要求1所述的一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:方案1中,垂直于金刚石砂轮的直径进行投影,钢芯基体的投影由圆环和圆环外侧的凸起部分组成,凸起部分呈方波形,其中圆环的半径r为15-25mm、优选为18-22mm;金刚石砂轮的投影为半径为r的圆环,r的取值为60-100mm、优选为78-82mm。
5.根据权利要求1所述的一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:方案1中,当垂直于金刚石砂轮的直径进行投影,钢芯基体与金刚石复合材料工作层触界面呈方波形时,方波幅值大小为5mm-20mm,方波波谷+1/2幅值处在圆c上,所述圆c的半径r’=r+d、单位为mm,所述d的取值为2.5~10mm;
6.根据权利要求5所述的一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:当垂直于金刚石砂轮的直径进行投影,钢芯基体与金刚石复合材料工作层触界面呈方波形时,钢芯基体与金刚石复合材料工作层触界面在方波形结构区周向占比为25%~75%;其中r’为圆c的半径,l为相邻两个方波在圆c上的间距,∑l为相邻方波在圆c上的间距之和;
7.根据权利要求1所述的一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:方案2中,垂直于金刚石砂轮的直径进行投影,金刚石砂轮的投影为半径为r的圆环,r的取值为60-100mm,优选为78-82mm;钢芯基体的投影为半径为r的圆环,r的15-25mm、优选为18-22mm;一圈材料b层的投影为一个圆环,圆环的环宽为1-8mm;一圈材料a层的投影为一个圆环,圆环的环宽为1-5mm。作为优选,方案2中,基体与工作层接触界面为两种材料交替分布的同心圆环带,每条环带的环宽为1-2mm。交替出现的同心圆环带为2n条,所述n的取值为1~20、优选为2-5之间的任意一个整数。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述异质异构金刚石砂轮的制备方法;包括以下步骤:
9.根据权利要求8所述的一种异质异构金刚石砂轮的制备方法,其特征在于:钢芯基体成形时,控制激光功率为200-400w,扫描速度为600-1200mm/s。
10.根据权利要求8所述的一种异质异构金刚石砂轮的制备方法,其特征在于:打印方案2所设计的过渡层时,打印a材料层时,控制激光功率为200-400w,扫描速度为600-1200mm/s。打印b材料层时,控制激光功率为120-180w,扫描速度为700-1100mm/s,层厚为0.05mm-0.09mm。
技术总结
本发明公开了一种异形界面结构的异质金刚石砂轮及其制备方法。本发明金刚石砂轮工作层为金属基金刚石复合材料,基体为钢材料。本发明金刚石砂轮的制备方法为:设计方波、锯齿、波浪、层叠等异构模型;通过基于激光粉床熔融方法的同步铺粉‑吸粉的多材料增材制造技术,在同一平面上成形不锈钢砂轮基体和金刚石复合材料砂轮工作层,实现3D打印化成形异质异构金刚石砂轮。本发明制备的异质异构金刚石砂轮不仅实现了异质材料的同步成形,金刚石复合材料工作层与钢基体具有高强度冶金结合,同时通过异形界面结构对砂轮界面残余应力进行缓释,改善了异质金刚石砂轮界面残余应力高导致结合强度低的缺点。
技术研发人员:彭英博,石雅松,晋泰彤,王勇
受保护的技术使用者:南京农业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/9/2
技术研发人员:彭英博,石雅松,晋泰彤,王勇
技术所有人:南京农业大学
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