一种表征金刚石微粉破碎率及对比抗冲击韧性的方法与流程

1.本发明涉及超硬材料技术领域，具体涉及一种表征金刚石微粉破碎率及对比抗冲击韧性的方法。


背景技术：

2.金刚石微粉是制作金刚石制品的主要原材料，在金刚石微粉的各项参数中，在一定范围内，金刚石微粉的抗冲击韧性越强，其综合性能越强，同时制成的金刚石制品的综合性能也越强，因此，在进行金刚石制品生产时，有必要比较不同的金刚石微粉的抗冲击韧性大小，进而选择出合适的金刚石微粉进行生产。
3.在超硬材料技术领域，针对抗冲击韧性检测，现有技术中存在对金刚石单晶进行抗冲击韧性的检测方法。具体为：采用郑州磨具磨料磨削研究所有限公司研发的金刚石单晶冲击韧性仪，将待检测金刚石单晶样本称取0.4g放入冲击腔室内，加入直径8mm的钢球，启动冲击韧性仪。在冲击结束后，用金刚石单晶规格对应的筛网筛分，称量破碎后的样本中未破碎的样本质量。
4.之后按照公式：其中破碎后未破碎单晶质量：筛分后筛网上残留单晶质量。利用该破碎率来表征金刚石单晶的抗冲击韧性大小。
5.但是，利用上述方法检测金刚石微粉的抗冲击韧性大小时，由于金刚石微粉本身粒度很细，比表面积大，并且破碎后的金刚石微粉的粒度更细，冲击破碎后的得到的微粉难以利用筛网筛分，进而上述破碎率公式无法适用于金刚石微粉。
6.现有技术中如申请公布号为cn104266944a的中国发明专利申请公开了一种金刚石微粉强度的表征方法，该方法首先将钢球和金刚石微粉放入冲击罐内，之后进行冲击，在冲击完成后取出样本，用粒度检测仪分析冲击后的样本特征值d50，其中，d50＝y，表示待检测样本的粒度分布中小于等于y值的颗粒数占总数的50％(即粒径中值)。
7.之后按照公式计算该待测金刚石微粉的粒度特征值d50的变化率(即粒度特征值d50的粒径破碎率)，进而利用该破碎率表征该金刚石微粉样本的强度(即抗冲击韧性)。
8.但是上述方法只能够计算单独样本的破碎率，单独表征单个样本的抗冲击韧性，而无法直接对比两个待测样本的抗冲击韧性大小。同时对于金刚石微粉来说，其粒径大小和自身形貌都会影响利用上述公式得到的破碎率。
9.比如相同质量的金刚石微粉中，将粒径较大的金刚石微粉定义为样本a，粒径较小的金刚石微粉定义为样本b，那么样本a的相对数量较少，样本b的相对数量较多。在实际测试时，样本a在受到冲击之后容易破碎，利用上述公式进行计算时得到的破碎率较为准确。而粒径较小的样本b首先其数量较多，其次在实际测试时，无论如何冲击，样本b相较粒径大的样本a都不容易破碎，那么利用上述公式得到的样本b的破碎率相对较小，并没有准确反映出样本b的实际破碎率。因此，根据上述测试结果，不能够简单地认为样本b的抗冲击韧性
大于样本a的抗冲击韧性。
10.对于相同质量、相同粒径但不同形貌的金刚石微粉，在进行破碎时，将形貌较好、投影面接近圆形的金刚石微粉定义为样本b。进而在冲击测试时，样本b相对于带有棱角、形貌较差的样本a，在冲击下更不容易破碎，实际测得的该样本b的破碎率相对较小，同样不能够准确地反映出该样本b的实际破碎率。因此，针对形貌不同的金刚石微粉，在利用上述方法对比样本a与样本b的抗冲击韧性大小时，同样不够准确。
11.综上，上述测试方法并不能够准确地对比出粒径不同或形貌不同的金刚石微粉的抗冲击韧性大小。


技术实现要素：

12.本发明的目的在于提供一种表征金刚石微粉破碎率的方法，以解决现有技术中对于粒径较小或形貌较好的金刚石微粉很难准确测出破碎率大小，进而无法准确对比出粒径不同或形貌不同的金刚石微粉的抗冲击韧性大小的技术问题，本发明的目的还在于提供一种用于对比金刚石微粉抗冲击韧性大小的检测方法，以解决现有技术中对于粒径较小或形貌较好的金刚石微粉很难准确测出破碎率大小，进而无法准确对比出粒径不同或形貌不同的金刚石微粉的抗冲击韧性大小的技术问题。
13.为实现上述目的，本发明的一种表征金刚石微粉破碎率的方法的技术方案是：
14.一种表征金刚石微粉破碎率的方法，将待表征的金刚石微粉定义为样本b，选取与样本b不同的金刚石微粉作为样本a，将样本a与样本b混合得到混合样本，计算b粒径破碎率，其中
15.有益效果：本发明开拓式地设计了一种表征金刚石微粉破碎率的方法，利用样本a与样本b混合得到混合样本，在进行样本b的粒径破碎率计算时，并没有简单地直接利用现有的破碎率公式进行计算，而是首先计算混合样本的破碎率，再将得到的混合样本的破碎率除以对比系数y，这样是为了利用能够准确计算出破碎率的样本a作为参照，进而在将样本a与样本b混合得到混合样本后，利用混合样本作为桥梁，通过上述公式换算出不太容易计算破碎率的样本b的破碎率，得到样本b的实际破碎率，保证样本b破碎率的准确性，进而能够利用样本a的破碎率和样本b的破碎率大小准确对比出样本a与样本b的抗冲击韧性大小。综上，本发明的表征金刚石微粉破碎率的方法，解决了现有技术中，对于粒径较小或形貌较好的金刚石微粉很难准确测出破碎率大小，进而无法准确对比出粒径不同或形貌不同的金刚石微粉的抗冲击韧性大小的技术问题。
16.进一步地，所述样本a与样本b的粒径不同，并且样本a的粒径大于样本b的粒径。
17.有益效果：在实际测试时，粒径较大的金刚石微粉实际测得的破碎率较为准确，进而将粒径较大的金刚石微粉作为对比参照的样本a，能够保证粒径较小的样本b的破碎率计算的准确性。
18.进一步地，所述样本a与样本b的比重分别与各自的粒径大小成正相关，以使得所述混合样本中样本a与样本b的颗粒数量相近。
19.有益效果：通过上述设计，一方面能够使得在混合样本中，样本a与样本b的数量相近，另一方面能够保证粒径较大的样本a在混合样本中所占比重较大，提高利用b粒径破碎
率公式计算样本b的破碎率时的准确性。
20.进一步地，所述样本a与样本b的比重分别与各自的粒径中值d50成正相关。
21.有益效果：在单独一个样本中，粒径中值d50能够更加准确地反映出该样本的整体粒径均值，进而在选用时，令样本a与样本b的比重分别与各自的粒径中值d50成正比，可以使得测试结果反映出样本整体的破碎率，保证检测的准确性。
22.进一步地，所述混合样本中，样本a的比重大于样本b的比重。
23.有益效果：通过上述设计，能够使得混合样本中样本a的比重较大，进而保证利用样本a作为参照计算样本b破碎率时的准确性。
24.进一步地，样本a与样本b的比重范围在7:3与9:1之间。
25.有益效果：通过上述设计，在选取样本a与样本b时，能够尽可能地使样本a与样本b在粒径相差较大时，样本a与样本b的比重同样设置地较大，进而能够使得在混合样本中，粒径较大、破碎率测试准确的样本a的占比更多，保证计算样本b破碎率的准确性。
26.进一步地，所述对比系数
27.有益效果：将对比系数y按照上述公式计算，一方面上述公式的计算结果接近的实际结果，并且a破碎前d50与b破碎前d50更加容易测量得到，能够简化测试工作，更加方便样本b破碎率的计算。另一方面在整个b粒径破碎率公式中，都是利用d50进行计算，因此，利用a破碎前d50与b破碎前d50的比值也能够更加准确地作为换算参数，准确得到样本b的实际破碎率。
28.为实现上述目的，本发明的一种用于对比金刚石微粉抗冲击韧性大小的检测方法的技术方案是：
29.一种用于对比金刚石微粉抗冲击韧性大小的检测方法，在待比较的两金刚石微粉中，将待表征的金刚石微粉定义为样本b，另一种与样本b不同的金刚石微粉定义为样本a，计算样本a的粒径破碎率和样本b的粒径破碎率，其中，样本b的粒径破碎率利用表征金刚石微粉破碎率的方法来表征，其中，表征金刚石微粉破碎率的方法包括将上述样本a与样本b混合得到混合样本，若a粒径破碎率》b粒径破碎率，则样本a的抗冲击韧性差于样本b，反之，样本a的抗冲击韧性强于样本b。
30.有益效果：本发明开拓式地设计了一种用于对比金刚石微粉抗冲击韧性的检测方法，利用样本a与样本b混合得到混合样本，在进行样本b的粒径破碎率计算时，并没有简单地直接利用现有的破碎率公式进行计算，而是首先计算混合样本的破碎率，再将得到的混合样本的破碎率除以对比系数y，这样是为了利用能够准确计算出破碎率的样本a作为参照，进而在将样本a与样本b混合得到混合样本后，利用混合样本作为桥梁，通过上述公式换算出不太容易计算破碎率的样本b的破碎率，得到样本b的实际破碎率，保证样本b破碎率的准确性，进而能够利用样本a的破碎率和样本b的破碎率大小准确对比出样本a与样本b的抗冲击韧性大小。综上，本发明的用于对比金刚石微粉抗冲击韧性的检测方法，解决了现有技术中，对于粒径较小或形貌较好的金刚石微粉很难准确测出破碎率大小，进而无法准确对
比出粒径不同或形貌不同的金刚石微粉的抗冲击韧性大小的技术问题。
31.进一步地，所述样本a与样本b的粒径不同，并且样本a的粒径大于样本b的粒径。
32.有益效果：在实际测试时，粒径较大的金刚石微粉实际测得的破碎率较为准确，进而将粒径较大的金刚石微粉作为对比参照的样本a，能够保证粒径较小的样本b的破碎率计算的准确性。
33.进一步地，所述样本a与样本b的比重分别与各自的粒径大小成正相关，以使得所述混合样本中样本a与样本b的颗粒数量相近。
34.有益效果：通过上述设计，一方面能够使得在混合样本中，样本a与样本b的数量相近，另一方面能够保证粒径较大的样本a在混合样本中所占比重较大，提高利用b粒径破碎率公式计算样本b的破碎率时的准确性。
35.进一步地，所述样本a与样本b的比重分别与各自的粒径中值d50成正相关。
36.有益效果：在单独一个样本中，粒径中值d50能够更加准确地反映出该样本的整体粒径均值，进而在选用时，令样本a与样本b的比重分别与各自的粒径中值d50成正比，可以使得测试结果反映出样本整体的破碎率，保证检测的准确性。
37.进一步地，所述混合样本中，样本a的比重大于样本b的比重。
38.有益效果：通过上述设计，能够使得混合样本中样本a的比重较大，进而保证利用样本a作为参照计算样本b破碎率时的准确性。
39.进一步地，样本a与样本b的比重范围在7:3与9:1之间。
40.有益效果：通过上述设计，在选取样本a与样本b时，能够尽可能地使样本a与样本b在粒径相差较大时，样本a与样本b的比重同样设置地较大，进而能够使得在混合样本中，粒径较大、破碎率测试准确的样本a的占比更多，保证计算样本b破碎率的准确性。
41.进一步地，所述对比系数
42.有益效果：将对比系数y按照上述公式计算，一方面上述公式的计算结果接近的实际结果，并且a破碎前d50与b破碎前d50更加容易测量得到，能够简化测试工作，更加方便样本b破碎率的计算。另一方面在整个b粒径破碎率公式中，都是利用d50进行计算，因此，利用a破碎前d50与b破碎前d50的比值也能够更加准确地作为换算参数，准确得到样本b的实际破碎率。
附图说明
43.图1是本发明一种用于对比金刚石微粉抗冲击韧性大小的检测方法实施例1所用的冲击仪器的结构示意图。
44.附图标记说明：
45.1、盖帽；2、垫块；3、垫片；4、冲击腔；5、钢球。
具体实施方式
46.本发明的一种用于对比金刚石微粉抗冲击韧性大小的检测方法，该方法尤其是针对在待测金刚石微粉样本中，其中一种由于形貌、粒径原因造成破碎率无法准确测得，另一种能够准确测得的情况。针对容易计算破碎率的样本，可以直接测得得到准确数值。针对不
容易测得破碎率的样本，利用容易计算破碎率的样本作为参照样本，并通过将两样本混合得到的混合样本进行换算，进而得到该不容易测得破碎率的样本的较为准确破碎率。这样就可以将两种样本的破碎率进行比较，准确反映出二者的抗冲击韧性大小。
47.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
48.本发明所提供的一种用于对比金刚石微粉抗冲击韧性大小的检测方法的具体实施例1：
49.在本实施例中，用于对比金刚石微粉抗冲击韧性大小的检测方法(以下简称检测方法)包括将待比较的两种金刚石微粉样本分别定义为样本a与样本b，其中样本a为能够准确测得破碎率的金刚石微粉，这种微粉的破碎率可以按照根据上述公式准确测得，即样本b的破碎率通过上述公式无法准确测得，进而样本b的破碎率通过表征样本b破碎率的方法来表征。
50.具体的，表征样本b破碎率的方法包括将上述样本a与样本b混合得到混合样本，利用公式计算样本b的破碎率，其中，对比系数若经过上述测试得到的a粒径破碎率》b粒径破碎率，则样本a的抗冲击韧性差于样本b，反之，样本a的抗冲击韧性强于样本b。
51.这样做的目的是通过为了利用能够准确计算出破碎率的样本a作为参照，进而在将a与样本b混合得到混合样本后，利用混合样本作为桥梁，通过上述公式换算出不太容易计算破碎率的样本b的破碎率，得到样本b的实际破碎率，保证样本b破碎率的准确性，进而能够利用样本a的破碎率和样本b的破碎率大小准确对比出样本a与样本b的抗冲击韧性大小。
52.将对比系数y按照上述公式计算，一方面是由于上述公式的计算结果接近的实际结果，并且a破碎前d50与b破碎前d50更加容易测量得到，能够简化测试工作，更加方便样本b破碎率的计算。另一方面在整个b粒径破碎率公式中，都是利用d50进行计算，因此，利用a破碎前d50与b破碎前d50的比值也能够更加准确地作为换算参数，准确得到样本b的实际破碎率。
53.在本实施例中，在混合样本中，样本a的比重大于样本b的比重。这样设置能够使得混合样本中样本a的比重较大，同时样本a能够准确计算出破碎率，进而保证利用样本a作为参照计算样本b破碎率时的准确性。
54.在本实施例中，选取的两种待测的金刚石微粉的粒径不同，并且样本a的粒径大于样本b的粒径，同时，在混合样本中，样本a与样本b的比重分别各自的粒径大小成正相关。这样设置在实际测试时，粒径较大的金刚石微粉实际测得的破碎率较为准确，进而将粒径较大的金刚石微粉作为对比参照的样本a，能够保证粒径较小的样本b的破碎率计算的准确性。同时，能够使得在混合样本中，样本a与样本b的数量相近，并且保证粒径较大的样本a在混合样本中所占比重较大，进而提高利用b粒径破碎率公式计算样本b的破碎率时的准确
性。
55.在本实施例中，具体的，在混合样本中，样本a与样本b的比重分别与各自的粒径中值d50成正相关。并且令样本a与样本b的比重为8:2，这样设置能够使得在混合样本中，粒径较大、破碎率测试准确的样本a的占比更多，进而保证计算样本b破碎率的准确性。并且令样本比重与各自的d50成正相关，是由于在单独一个样本中，粒径中值d50能够更加准确地反映出该样本的整体粒径均值，进而在选用时，令样本a与样本b的比重分别与各自的粒径中值d50成正比，可以使得测试结果反映出样本整体的破碎率，保证检测的准确性。当然在其他实施例中，在满足实际测试需求的情况下也可令样本a与样本b的比重为7:3、9:1等。
56.本发明在对比上述两种不同的金刚石微粉所采用的设备为郑州磨具磨料磨削研究所有限公司研发的金刚石单晶冲击韧性仪，如图1所示，该金刚石单晶冲击韧性仪(以下简称冲击韧性仪)包括外壳体，外壳体的顶部设置有盖帽1，在盖帽1与外壳体内腔之间，从上至下设置有垫块2和垫片3，以此在垫片2与外壳体内腔之间围成冲击腔4。
57.具体测试过程为：
58.如图1所示，首先按照上述方法称取样本a与样本b，并令样本a的比重：样本b的比重为8:2，利用粒度检测仪分析样本a的破碎前d50和样本b的破碎前d50。并按照上述公式计算b与a的比表面积系数y。
59.打开盖帽1，单独将样本a平铺到冲击腔4的底部，盖上盖帽1，启动冲击韧性仪，钢球5在上下方向上往复运动进而完成样本a的破碎，破碎完成之后，利用粒度检测仪分析样本a的破碎后d50，并按照公式计算样本a的破碎率。
60.之后再选取同等份额的样本a，并将样本a与样本b混合成混合样本，利用粒度检测仪分析混合样本破碎前d50。将混合样本按照上述方式放入冲击韧性仪进行破碎，并在破碎完成之后利用粒度检测仪分析混合样本的破碎后d50,之后按照公式完成之后利用粒度检测仪分析混合样本的破碎后d50,之后按照公式计算样本b的破碎率。
61.将通过上述步骤得到的样本a破碎率与样本b破碎率比较，若a粒径破碎率》b粒径破碎率，则样本a的抗冲击韧性差于样本b，反之，样本a的抗冲击韧性强于样本b，以此完成样本a与样本b的抗冲击韧性大小的比较。
62.当然在其他实施例中，样本a和样本b还可以按照形貌不同进行区分对比，此时将形貌较差的样本作为样本a，这是因为形貌较差的金刚石微粉本身具有棱角，在实际测试时更加容易破碎，将形貌较好的样本作为样本b，其余的比较方法步骤与上述不同粒径的对比方法相同，在此不再赘述。这样可以利用本发明对比不同形貌的金刚石微粉的冲击韧性大小。
63.当然在其他实施例中，样本a和样本b还可以按照型号不同进行区分对比，型号不同体现在相同粒径、相同形貌、但厂家不同或生产批次不同的金刚石微粉之间的对比，此时可以将任一种金刚石微粉定义为样本a，另一种定义为样本b，其余的比较方法步骤与上述不同粒径的对比方法相同，在此不再赘述。这样可以利用本发明对比不同型号的金刚石微粉的冲击韧性大小。
64.综上，本发明的用于对比金刚石微粉抗冲击韧性大小的检测方法，在需要比较的
两种金刚石微粉样本中，将能够准确测得破碎率的样本作为参照样本，直接计算该样本的粒径破碎率。同时针对另一种不容易准确测得破碎率的样本，将两种样本进行混合作为混合样本，利用混合样本作为桥梁进行换算，并通过对比系数y保证换算结果的准确性，进而准确计算出该种样本的粒径破碎率，这样便可使得利用通过上述方式得到的两待测样本的准确破碎率，准确地对比出两待测样本的抗冲击韧性大小。以解决现有技术中对于粒径较小或形貌较好的金刚石微粉很难准确测出破碎率大小，进而无法准确对比出粒径不同或形貌不同的金刚石微粉的抗冲击韧性大小的技术问题。
65.本发明的用于对比金刚石微粉抗冲击韧性大小的检测方法的实施例2：
66.本实施例提供了一种样本a与样本b的不同比重关系，与实施例1的不同之处在于，在本实施例中，在测试结果满足实际需求的情况下，样本a的比重可以与样本b的比重相同，或者在其他实施例中，样本a的比重可以小于样本b的比重，此时利用混合样本作为桥梁，通过对比系数y同样能够准确测试出样本b的实际破碎率。
67.本发明的用于对比金刚石微粉抗冲击韧性大小的检测方法的实施例3：
68.本实施例提供了一种样本a与样本b与各自的粒径大小的不同关系，与实施例1的不同之处在于，在本实施例中，样本a与样本b与各自的粒径大小可以不成正相关关系，只要保证在混合样本中样本a的比重大于样本b即可。
69.本发明的用于对比金刚石微粉抗冲击韧性大小的检测方法的实施例4：
70.本实施例提供了一种对比系数y的不同的计算方法，与实施例1的不同之处在于，在本实施例中，对比系数通过这种方式计算出的对比系数y同样能够反映出破碎前样本a与样本b的比表面积比值，可以满足b粒径破碎率的计算需求。
71.本发明的表征金刚石微粉破碎率的方法的具体实施例：表征金刚石微粉破碎率的方法的实施例与上述实施例中的用于对比金刚石微粉抗冲击韧性大小的检测方法中的表征金刚石微粉破碎率的方法相同，在此不再赘述。
72.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种表征金刚石微粉破碎率的方法，其特征在于，将待表征的金刚石微粉定义为样本b，选取与样本b不同的金刚石微粉作为样本a，将样本a与样本b混合得到混合样本，计算b粒径破碎率，其中2.根据权利要求1所述的表征金刚石微粉破碎率的方法，其特征在于，所述样本a与样本b的粒径不同，并且样本a的粒径大于样本b的粒径。3.根据权利要求2所述的表征金刚石微粉破碎率的方法，其特征在于，所述样本a与样本b的比重分别与各自的粒径大小成正相关，以使得所述混合样本中样本a与样本b的颗粒数量相近。4.根据权利要求3所述的表征金刚石微粉破碎率的方法，其特征在于，所述样本a与样本b的比重分别与各自的粒径中值d50成正相关。5.根据权利要求1-4任意一项所述的表征金刚石微粉破碎率的方法，其特征在于，所述混合样本中，样本a的比重大于样本b的比重。6.根据权利要求5所述的表征金刚石微粉破碎率的方法，其特征在于，样本a与样本b的比重范围在7:3与9:1之间。7.根据权利要求1-4任意一项所述的表征金刚石微粉破碎率的方法，其特征在于，所述对比系数8.一种用于对比金刚石微粉抗冲击韧性大小的检测方法，其特征在于，所对比的两种金刚石微粉分别为权利要求1-7任意一项中的表征方法中的样本a与样本b，计算样本a的粒径破碎率和样本b的粒径破碎率，其中，样本b的粒径破碎率利用上述权利要求1-7任意一项所述的样本b破碎率的表征方法来表征，若a粒径破碎率>b粒径破碎率，则样本a的抗冲击韧性差于样本b，反之，样本a的抗冲击韧性强于样本b。

技术总结
本发明涉及超硬材料技术领域，具体涉及一种表征金刚石微粉破碎率及对比抗冲击韧性的方法。其中对比金刚石微粉抗冲击韧性的方法包括，将待比较的两种金刚石微粉样本分别定义为样本A与样本B，分别计算样本A与样本B的粒径破碎率，其中其中混合样本为样本A与样本B混合得到，若A粒径破碎率>B粒径破碎率，样本A的抗冲击韧性差于样本B，反之，样本A的抗冲击韧性强于样本B。以解决现有技术中无法准确对比粒径不同或形貌不同的金刚石微粉的抗冲击韧性大小的技术问题。同的金刚石微粉的抗冲击韧性大小的技术问题。同的金刚石微粉的抗冲击韧性大小的技术问题。


技术研发人员：杨昆 方海江
受保护的技术使用者：河南四方达超硬材料股份有限公司
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/10/11