先看下面(mian)這張圖:
這就是(shi)一個非常簡(jian)單(dan)的(de)(de)磷鐵(tie)(tie)合金粉(fen)的(de)(de)化(hua)學(xue)符號(hao)示意(yi)圖。左邊(bian)的(de)(de)黑(hei)(hei)色(se)的(de)(de)符號(hao)“Fe”代表鐵(tie)(tie),右邊(bian)的(de)(de)紅色(se)的(de)(de)符號(hao)“P”代表磷。至(zhi)于(yu)比例是(shi)多(duo)少,我們(men)先不管。鐵(tie)(tie)屬(shu)(shu)于(yu)金屬(shu)(shu)材料(liao),磷屬(shu)(shu)于(yu)非金屬(shu)(shu)材料(liao)。為了區分,金屬(shu)(shu)材料(liao)我們(men)用(yong)黑(hei)(hei)色(se),非金屬(shu)(shu)材料(liao)我們(men)用(yong)紅色(se)。
磷鐵合金粉是金屬磨具中常見的原材(cai)(cai)料之一。其中的鐵是金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)材(cai)(cai)料,鐵含量高就(jiu)(jiu)意味著(zhu)磷(lin)(lin)鐵合(he)金(jin)粉在(zai)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)磨具中呈現(xian)的是以金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)為主的特(te)性,該金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)磨具往(wang)往(wang)壽命會更長;其中的磷(lin)(lin)是非金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)材(cai)(cai)料,磷(lin)(lin)含量高就(jiu)(jiu)意味著(zhu)磷(lin)(lin)鐵合(he)金(jin)粉在(zai)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)磨具中呈現(xian)的是以非金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)為主的特(te)性,該金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)磨具往(wang)往(wang)會更加鋒利。
簡單可(ke)以(yi)這樣理解:磷鐵合金粉(fen)中,誰的含量高,合金粉(fen)就呈現誰的特(te)性多一些。
進一步思考:既然鐵是金屬(shu),那我們可不可以把鐵當(dang)成以鐵為(wei)主的鐵系金屬(shu)結合劑(ji)?我覺得可以,反(fan)正性能上是類同的。
同理,磷是非金屬(shu)材料(liao),呈現的(de)是脆性(xing),我們可(ke)不可(ke)以把磷換成含有磷的(de)磷化(hua)(hua)物(wu)?比如五氧化(hua)(hua)二磷。五氧化(hua)(hua)二磷熔(rong)點300多℃,在金屬(shu)結(jie)合劑中是完全可(ke)以融(rong)的(de),也呈現的(de)是脆性(xing)。
按照這個邏輯,我(wo)們把上圖換成下圖。
進一步思(si)考:右邊(bian)的磷化物,除了磷化物,還有哪些(xie)是呈現脆(cui)(cui)性的低熔點的非金屬材料?氟化鈣(螢石)、冰晶石?好像這些(xie)氟化物也是這樣的:既(ji)有脆(cui)(cui)性,又有催融(rong)的效果。
按照這個邏(luo)輯(ji),我(wo)們把(ba)上圖(tu)換成下圖(tu)。
進一步思考:右邊的氟化物,除了氟化物,還有哪些是呈現脆性的低熔點的非金屬材料?氧化硼、氧化鋰?好像這些陶瓷材(cai)料也是這樣(yang)的:既(ji)有脆性,又有催融的效果。
事(shi)實上,我們(men)想找(zhao)的(de)材料(liao)只是(shi)要滿(man)足兩點:一是(shi)脆性、二(er)是(shi)催融。
好像陶瓷類的材料大多都呈現的是脆性。而催融,往往是含有氟、硼、鋰、鉀等這類元素的材料。陶瓷金剛石磨具,為了保護金剛石不被石墨化需要降低燒(shao)結溫(wen)度,陶瓷結合劑中(zhong)一般(ban)都含(han)有這類(lei)材料。
所以,我(wo)們可以把這(zhe)一(yi)類材料歸(gui)納到(dao)陶瓷結合劑中(zhong)。這(zhe)樣右邊就變成(cheng)了陶瓷結合劑。
左邊的鐵系金屬(shu)(shu)結(jie)(jie)合(he)劑(ji)也可以再(zai)擴大(da)一(yi)些范(fan)圍,因為銅基、鐵基、鈷(gu)基、銀基、鋁基等通通表現的都是高(gao)強度金屬(shu)(shu)結(jie)(jie)合(he)劑(ji)的性能,所以左邊可以改為金屬(shu)(shu)結(jie)(jie)合(he)劑(ji)。
按照(zhao)這個邏輯,我們把(ba)上(shang)圖進一(yi)步換成下圖。
這樣一(yi)來(lai),一(yi)個(ge)看起來(lai)比較容易理解的金屬陶瓷復合結合劑就出來(lai)了。
同樣道理:左(zuo)邊(bian)的金(jin)屬結合劑含量越多,磨具強(qiang)度(du)越大,右邊(bian)的陶瓷(ci)結合劑含量越多,磨具脆(cui)性(xing)、自(zi)銳性(xing)越好(hao),鋒利度(du)越好(hao)。
你看(kan),不管材料怎么樣改變,邏(luo)輯是不變的。
但是這個還不能(neng)算(suan)是完全意義(yi)上的(de)金(jin)屬(shu)(shu)和陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)復合結合劑。金(jin)屬(shu)(shu)和陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)復合結合劑是愛情(qing),是雙(shuang)向奔赴的(de)。而(er)以上這種往(wang)往(wang)是陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)材料加入到金(jin)屬(shu)(shu)材料之中(zhong),改善了金(jin)屬(shu)(shu)的(de)性能(neng),是單向的(de)。
即(ji)便是這種簡(jian)單的改(gai)善,也會(hui)明顯地提高(gao)金屬磨具的性能。
進一步思考:如果陶(tao)瓷材料(liao)耐高溫,沒有(you)催融的效果,添加到(dao)金屬里面行不行?
答案是肯定的。之前的文章《淺談剛玉材料在金屬結合劑磨具中的應用》里面提到了把剛玉材料添加金屬磨具中的良好效果。其實,碳化硅、剛玉(yu)、堿金屬氧(yang)化物等很多(duo)陶瓷(ci)材料添加(jia)進(jin)去(qu)的效果(guo)都有(you)異曲同(tong)工之妙。
這種效果的根本原理就是分散的陶瓷材料在實際磨削過程中破(po)碎(sui),或(huo)形(xing)成了(le)微氣孔,或(huo)形(xing)成了(le)微刃口,這些都(dou)無疑增加(jia)了(le)磨具的(de)自銳性。
回到本(ben)文第一張圖,思考一個(ge)(ge)問題(ti):如果我只用磷鐵材(cai)料做一個(ge)(ge)金屬陶瓷復合(he)結合(he)劑的磨具,你(ni)覺得行不行呢?