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序 1

绪论 1

目录 1

前言 3

第一章　金属与合金的晶体结构、缺陷、扩散及合金热力学初步 6

第一节　晶体学基础 6

1.1　空间点阵的概念 6

1.2　晶体结构与空间点阵 9

1.3 晶面指数与晶向指数 9

1.4　晶带与晶面间距 11

1.5　晶体的对称性 12

2.1 典型的金属晶体结构 14

第二节 金属的晶体结构 14

2.2　晶体中原子的堆垛方式 17

2.3 晶体结构中的间隙 18

2.4　原子半径 19

2.5　亚金属的晶体结构——金刚石结构 20

第三节　合金相结构 21

3.1 固溶体 21

3.2 中间相 25

3.3 间隙相和间隙化合物 27

第四节 金属晶体的缺陷 30

4.1 点缺陷 31

4.2　位错概念 33

4.3　位错运动和位错弹性性质 35

4.4　金属界面 42

第五节 固体金属中的扩散与合金热力学初步 48

5.1　扩散定律 48

5.2　合金热力学初步 66

第二章 金属粘接剂及合金元素的作用 75

第一节　常见的金属粘结剂 78

1.1　青铜基粘结剂 78

1.2　白铜基粘结剂 80

1.3　黄铜基粘结剂 83

1.4　铜基粘结剂 84

1.5　钴基粘结剂 85

1.6　铁基粘结剂 86

1.7　镍基粘结剂 90

1.8　钨（碳化钨）基胎体合金 91

1.9　铝基粘结剂 92

第二节　粘结剂中元素的行为 94

2.1 铜（Cu）在粘结剂中的行为 95

2.2　锡（Sn）在粘结剂中的行为 96

2.3　锌（Zn）在粘结剂中的行为 96

2.4　铝（A1）在粘结剂中的行为 97

2.5　铁（Fe）在粘结剂中的行为 99

2.6　钴（Co）在粘结剂中的行为 100

2.7　镍（Ni）在粘结剂中的行为 101

2.8　锰（Mn）在粘结剂中的行为 102

第三节　骨架材料元素和化合物 104

3.1　碳化物骨架材料 104

3.2　难熔金属元素骨架材料 105

第四节　碳化物形成元素的行为 105

4.1　铬（Cr）的行为 106

4.2　钨（W）的行为 107

4.3　钛（Ti）的行为 109

第五节 特种作用金属和非金属元素的行为 113

5.1 镧（La）和铈（Ce）的行为 113

5.2　硅（Si）的行为 120

5.3　硼（B）的行为 121

第三章 金属和合金对金刚石的润湿及金刚石表面金属化 123

第一节　金属（或合金）对金刚石的润湿 123

1.1　相关概念 123

1.2　金属（或合金）对金刚石的润湿 128

1.3　高温固相金属与金刚石的作用 134

第二节　金刚石表面金属化 140

2.1　概念、分类与实施途径 141

2.2　金刚石表面金属化 141

2.3　有界面反应的金刚石表面金属化 141

2.4　金刚石表面金属化的热力学机制描述 146

2.5　金刚石表面金属化对工具性能的影响 157

2.6 国内金刚石表面金属化研究工作情况 158

第四章 烧结与烧结合金化 159

第一节　固相烧结 159

1.1　金属混合粉末压坯的固相烧结 160

1.2　关于烧结机构 161

第二节　液相烧结 165

2.1　液相烧结阶段划分…………………………………………………………1的2.2　液相烧结的优缺点 167

2.3　液相烧结的应用 167

2.4　液相烧结的组织机构 168

2.5 液相烧结时液相对固相的润湿 169

2.6　孔隙度和孔隙形状 172

2.7　液相烧结中晶粒尺寸和形状 172

第三节 金属粉末的热固结 173

3.1 热压 174

3.2　烧结气氛的热力学基础 175

3.3　有关致密化理论的简单介绍 177

第四节　通电热压烧结 179

4.1 电阻热压烧结 179

4.2　电火花热压烧结 181

4.3　烧结与合金化对工具性能的影响 184

4.4 电火花烧结对人造金刚石强度的影响 187

4.5 人造金刚石的热强特性与烧结工艺 194

第五节　其它热压烧结 197

5.1 中频热压烧结 197

5.2　外热式热压烧结 199

第五章 工具及工具中金刚石的破坏形态 200

第一节　金刚石工具种类的划分 200

1.1　按制作法分类 200

1.2　按用途分类 200

1.3　按粘结剂分类 201

第二节 金刚石工具常见的破坏形态 202

2.1 地质钻头的几种常见破坏形态 202

2.2　框锯焊后基体变形与掉齿 208

第三节　工具中金刚石的破坏形态 212

3.1 金刚石的特性 212

3.2　工具中金刚石出刃形貌与受力状态 217

3.3　金刚石出刃高度的定义与测定 222

3.4　影响出刃高度的主要因素 224

3.5 钻头金刚石出刃高度对钻进性能的影响 225

3.6　金刚石常见破坏形态记录与分析 227

3.7　金刚石破坏形态分析后的几点看法 238

第六章　超硬材料烧结体 240

第一节　发展概述 240

1.1　简介 240

1.2　种类 240

1.3　特点和应用 241

第二节 超硬材料烧结体的制造与性能测试方法 243

2.1　制造工艺流程 243

2.2　性能测试 244

第三节 金刚石烧结体制造技术 248

3.1 金刚石聚晶与复合片的粘结剂 248

3.2　影响金刚石烧结体性能的主要因素 250

3.3　金刚石烧结体的组织、结构与性能 256

第四节　PCBN烧结体 260

4.1 PCBN的粘结剂 260

4.2 A1-TiC0.5-B系烧结PCBN的试验结果 262

4.3 PCBN的相分析和显微组织分析 268

第五节 PCBN的反应烧结机理与烧结体强化 276

5.1 粘结剂的作用及对性能的影响 278

5.2 cBN原始粒度对PCBN性能影响 279

5.3 PCBN的反应烧结机理 280

5.4 PCBN烧结体的强化 285

第七章 电镀金刚石工具与材料学基础 286

第一节 超硬材料电镀制品概述 286

第二节 基体表面镀前处理 288

2.1 基体 288

2.2 基体表面镀前处理 289

第三节 金属电沉积 291

3.1 概述 291

3.2 电极过程动力学 295

3.3 电镀溶液中的导电和传质过程 297

3.4 金属离子的阴极还原 299

3.5 金属电结晶 300

3.6 合金电沉积 306

3.7 金属电沉积过程中的阴极析氢 309

4.1 超硬材料复合镀层概述 310

3.8 电镀中的阳极过程 313

3.9 金属镀层分布 316

第四节 超硬材料与金属的复合电镀 319

4.2 超硬材料复合镀层电镀工艺的基本要求 324

4.3 电镀液的成分及其作用 325

4.4 电镀工艺条件 332

4.5　超硬材料复合镀的有关计算 335

4.6　典型制品的制造工艺举例 337

第八章 金属粉末性能测定、现代金相技术及其在金刚石工具中的应用 340

第一节 金属粉末性能测定与相关仪器简介 340

1.1　金属粉末性能测定 340

1.2　成分、组织、结构的测定 351

1.3　扫描图象显微镜 357

1.4　倒易点阵 357

1.5 电子衍射和中子衍射 365

第二节 现代金相技术简介 367

2.1　扫描电镜（SEM） 367

2.2　电子探针 373

2.3　透射电镜（TEM） 375

2.5　超高压电镜的发展 377

2.4　Auger电子谱仪和低能电子衍射仪 377

2.6　结语 379

第三节 现代金相技术在金刚石工具中的应用举例 380

3.1　扫描电镜 380

3.2　电子探针 392

3.3　透射电镜（TEM） 394

第九章 相图基础及常用二元、三元相图 396

第一节 相图基本概念 396

1.1 固态合金的相 396

1.2　相律和杠杆定律 400

第二节　二元合金相图 401

2.1　匀晶相图 401

2.2　共晶相图 402

2.3　包晶相图 403

2.4　具有金属化合物的相图 403

2.5　具有固态相变的相图 404

第三节 三元合金相图 404

3.1 三元相图的表示方法 405

3.2　三元系中的直线法则、杠杆定律及重心法则 406

3.3　三元匀晶相图 407

3.4　三元共晶相图 408

第四节　常用二、三元合金相图 409

4.1　二元相图 409

4.2　三元相图 445

参考文献 474