由于多層燒結(jié)和單層電鍍磨料工具存在上述缺陷和弊端,使其在高效磨削和高速/超高速磨削中的應(yīng)用受到較大限制。目前生產(chǎn)中使用的超硬磨料工具一般是利用多層燒結(jié)或單層電鍍工藝來(lái)制作,磨粒只是被機(jī)械地包埋、鑲嵌在結(jié)合層中,把持力不大,在負(fù)荷較重的加工中容易因把持力不足而導(dǎo)致磨料過(guò)早脫落,造成浪費(fèi)。另一方面,在燒結(jié)和電鍍工具中磨料為隨機(jī)分布,磨粒的出露高度不大,容屑空間較小,在磨削加工時(shí)容易產(chǎn)生磨屑的粘附堵塞,降低工具的加工性能和使用壽命。
為此,近十幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者開(kāi)始研究采用釬焊工藝來(lái)制作單層超硬磨料工具,其出發(fā)點(diǎn)是由金剛石和立方氮化硼(CBN)制作的超硬磨料工具被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)金屬材料的磨削加工,石材、陶瓷、光學(xué)玻璃等硬脆材料的加工,以及公路養(yǎng)護(hù)、地質(zhì)采礦、油氣鉆探等眾多工程領(lǐng)域,市場(chǎng)需求量很大。希望借助高溫釬焊時(shí)在磨料、釬料和基體界面上發(fā)生的熔解、浸潤(rùn)、擴(kuò)散、化合等相互作用(即通常所說(shuō)的化學(xué)冶金作用),從根本上改善基體和釬料合金對(duì)磨料的把持強(qiáng)度。圖1所示為釬焊金剛石單顆磨粒與結(jié)合劑界面的微觀形貌。可以看出,釬料對(duì)金剛石磨粒表現(xiàn)出很好的浸潤(rùn)性,結(jié)合緊密,無(wú)間隙和溝槽存在。金剛石磨粒晶粒完整,表面無(wú)裂紋,出露高度大。
與傳統(tǒng)的多層燒結(jié)超硬磨料工具和單層電鍍超硬磨料工具相比,釬焊超硬磨料工具具有以下特點(diǎn):①磨料、釬料和基體三者之間能實(shí)現(xiàn)冶金化學(xué)結(jié)合,從而提高了結(jié)合強(qiáng)度,工具使用壽命長(zhǎng);②磨粒的出露高度大(可達(dá)磨粒高度的70%~80%),容屑空間大,不易堵塞,磨料的利用更加充分;③磨削力、功率消耗和磨削溫度更低;④具有環(huán)保意義