一种钎焊金刚石磨粒合金层开裂的评价方法

摘要

本发明涉及一种钎焊金刚石磨粒合金层开裂的评价方法。包括如下几个基本步骤：1)首先确立钎焊金刚石热损伤的评价指标；2)建立钎焊金刚石磨粒热弹性数学模型；3)采用特定软件进行数据处理，分析钎焊金刚石开裂的范围。本发明能够有效地从理论上评价钎焊金刚石质量，预测不同金刚石粒度、不同钎焊合金和钎焊温度的钎钎焊金刚石开裂的可能性，与实际评价结果具有很好的一致性。本发明可以提高钎焊金刚石质量，改进钎焊金刚石工艺方法。

主权项

1.一种钎焊金刚石磨粒合金层开裂的评价方法，其特征在于包括以下步骤：(a)首先确立钎焊金刚石钎焊合金层开裂的评价指标；(b)建立钎焊金刚石的热弹性数学模型；(c)采用MATLAB编程软件进行钎焊表层切应力编程计算并提取数据；(d)进行数据处理分析钎焊金刚石钎焊合金层开裂的范围；其中步骤(b)建立钎焊金刚石的热弹性模型，基于金刚石颗粒半径小于0.4mm，颗粒形状虽然较复杂，近似为球体，在钎焊炉加热过程中钎焊金刚石颗粒温度场是均匀的，并按一定的降温速度降温，降温温差为ΔT，金刚石和镍铬合金均符合材料的连续、均匀和各向同性的弹性力学规定，根据热应力公式在球坐标中，由于球对称性，根据弹性力学有如下方程：运动学平衡方程：$\frac{{\mathrm{d\sigma }}_r}{\mathrm{dr}}+\frac{2}{r}({\sigma }_r-{\sigma }_{\theta })=0$公式(1)几何方程：${ϵ}_r=\frac{\mathrm{du}}{\mathrm{dr}},$${ϵ}_{\theta }={ϵ}_{\phi }=\frac{u}{r}$公式(2)广义胡克定律方程：$\left.\begin{array}{c}{ϵ}_r=\frac{1}{E}({\sigma }_r-2\mu {\sigma }_{\theta })\\ {ϵ}_{\theta }=\frac{1}{E}\left[(1-\mu )({\sigma }_{\theta }-\mu {\sigma }_r)\right]\end{array}\right\}$公式(3)式中：σ_r为径向应力；σ_θ、为切向应力；ε_r为径向应变；ε_θ为切向应变；u为径向位移；r为半径；E为杨氏模量；μ为泊松比，由于球对称性，σ_θ＝σ_φ，ε_r＝ε_θ；根据金刚石及钎焊合金层边界条件及变形协调条件，得出钎焊金刚石合金层表层切向应力满足如下判据：${\sigma }_{\theta }=\frac{{3a}^3({\alpha }_2-{\alpha }_1)\mathrm{\Delta T}}{2(t^2+3a^2+3\mathrm{at})t}/\left[\begin{array}{c}\frac{1-2{\mu }_1}{E_1}+\frac{(1-2{\mu }_2)a^3}{E_2(t^2+3a^2+3\mathrm{at})t}\\ +\frac{(1+{\mu }_2){(a+t)}^3}{2E_2(t^2+3a^2+3\mathrm{at})t}\end{array}\right]\le {\sigma }_{(\mathrm{Ni}-\mathrm{Cr})\max }$公式(4)式(4)中：a为金刚石半径，单位为mm；t为钎焊合金层厚度，单位为mm；α₁、α₂分别为金刚石、钎焊合金层热膨胀系数，单位为10^-6K^-1；μ₁、μ₂分别为金刚石、钎焊合金层泊松比；E₁、E₂分别为金刚石、钎焊合金层弹性模量，单位为10¹¹Pa；ΔT为降温温差，单位为℃；σ_(Ni-Cr)max为钎焊合金层镍铬合金抗拉强度；其中步骤(c)采用MATLAB编程软件进行计算σ_θ，分析a为定值时，提取t与ΔT对应钎焊合金层切向应力数据，得出开裂厚度范围。