B2O3含量对SiO2–B2O3–Al2O3–Na2O系陶瓷结合剂结构与性能的影响

制备不同B₂O₃含量的SiO₂–B₂O₃–Al₂O₃–Na₂O系玻璃试样和陶瓷结合剂试样,利用电子多功能实验机、扫描电镜、显微硬度仪、平面流淌法、热膨胀系数测试仪等分别测试不同玻璃试样的密度和显微硬度,陶瓷结合剂试样的抗折强度、微观形貌和热膨胀系数等,并用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪对陶瓷结合剂的结构和成分变化进行分析。结果表明:将B₂O₃引入陶瓷结合剂中可有效降低其烧结温度,提高其热稳定性并调节其热膨胀系数等。在陶瓷结合剂中加入摩尔分数为15%的B₂O₃时,其样条抗折强度最高为78.11 MPa,密度和硬度最高分别为2.45 g/cm3和856 MPa,且该陶瓷结合剂的热膨胀系数与金刚石最匹配。X射线衍射分析结果表明陶瓷结合剂是典型的玻璃相结构,且对磨料有良好的包覆效果。      

Fe2O3含量对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃显微组织与力学性能的影响（英文）

采用差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子顺磁共振(ESR)和Mssbauer谱等技术研究Fe2O3含量对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃显微组织与力学性能的影响。结果表明:Fe2O3的加入不改变CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析出的主晶相类型,但使体系的析晶峰温度降低,析晶活化能增加和析出晶体的粒度减小。ESR测试结果表明,Fe2O3的加入会因轴向扭曲造成分相,从而促进析晶;同时,Fe2O3的加入能更好地调整CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃网络内部结构,使Fe3+进入比四面体对称性更高的八面体配位,有利于抗弯强度的增大。Mssbauer测试结果表明,Fe3+和Fe2+在CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃存在不同的配位,且微晶玻璃的抗弯强度随Fe3+六配位数的增多而增大;同时,Fe2+和Fe3+相互作用的增强也有利于微晶玻璃抗弯强度的增大。在核化温度为700°C、核化时间为2 h、晶化温度为910°C和晶化时间为3 h的热处理条件下,样品的显微硬度达到HV 896.9,抗弯强度达到217 MPa。     

Fe_2O_3含量对CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃显微组织与力学性能的影响(英文)

采用差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子顺磁共振(ESR)和Mssbauer谱等技术研究Fe2O3含量对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃显微组织与力学性能的影响。结果表明:Fe2O3的加入不改变CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析出的主晶相类型,但使体系的析晶峰温度降低,析晶活化能增加和析出晶体的粒度减小。ESR测试结果表明,Fe2O3的加入会因轴向扭曲造成分相,从而促进析晶;同时,Fe2O3的加入能更好地调整CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃网络内部结构,使Fe3+进入比四面体对称性更高的八面体配位,有利于抗弯强度的增大。Mssbauer测试结果表明,Fe3+和Fe2+在CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃存在不同的配位,且微晶玻璃的抗弯强度随Fe3+六配位数的增多而增大;同时,Fe2+和Fe3+相互作用的增强也有利于微晶玻璃抗弯强度的增大。在核化温度为700°C、核化时间为2 h、晶化温度为910°C和晶化时间为3 h的热处理条件下,样品的显微硬度达到HV 896.9,抗弯强度达到217 MPa。     

Y2O3对铁基金刚石工具性能的影响

采用正交试验方法研究热压压力、烧结温度和Y₂O₃含量等3个因素对铁基胎体硬度、致密度、抗弯强度和断口微观形貌等的影响,并获得较优的烧结工艺参数。在此基础上,制备含Y₂O₃的铁基金刚石工具,并对其断口形貌、耐磨性和锋利度等进行检测及分析。结果表明:含Y₂O₃的铁基结合剂胎体,其相对密度和硬度的影响因素次序为Y₂O₃含量＞烧结温度＞热压压力,抗弯强度的影响因素次序为烧结温度＞Y₂O₃含量＞热压压力;且Y₂O₃能促进铁基金刚石胎体组织的致密化,降低其烧结温度。在烧结温度为780 ℃、热压压力为51 kN的较优烧结工艺下,适量的Y₂O₃能使金刚石工具的孔隙率减小、黏结状况改善,并增强黏结剂对金刚石磨粒的把持能力。      

陶瓷结合剂金刚石团聚磨料探索

细粒度金刚石微粉大量积压是目前金刚石微粉制造行业面临的问题之一,为促进其应用,以铝硼硅结合剂为黏接剂、Si粉和Ti粉为添加剂制造团聚磨料试样,并将制成的团聚磨料加入铝硼硅结合剂中制成陶瓷结合剂试样,对所制试样的抗弯强度、物相构成和微观形貌进行分析。结果表明：添加Si或Ti的铝硼硅黏结剂均能起到团聚金刚石的作用;当团聚磨料中Si或Ti的质量分数为10.0%时,所制得的陶瓷结合剂试样抗弯强度最大,且添加Si的团聚磨料试样抗弯强度为43.74 MPa;当Si或Ti的质量分数超过10.0%时,团聚磨料试样中出现大量Si或者TiO₂峰,其抗弯强度急剧下降;添加Si的团聚磨料试样与添加Ti的团聚磨料试样相比,其具有更大的粒度和更均匀的粒度分布,添加Si的铝硼硅黏结剂可将1～2μm的磨料团聚为5～10μm的磨料。     

ZnO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃与可伐合金的润湿性能

研制了一种新型的与可伐熔封的ZnO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃,研究了不同工艺条件下微晶玻璃与可伐合金间的润湿角大小,结果表明,熔封气氛和熔封温度对润湿性能影响很大,熔封时间影响最小.采用最佳的工艺条件,其润湿性能与现有的其它玻璃润湿性能相似.同时发现玻璃与可伐合金间的润湿角保持在10°～30°之间能得到质量良好的熔封产品.在基本不改变传统工艺制度的条件下,可完成锌铝硼硅系微晶玻璃与可伐合金的熔封,即利用排蜡过程同时完成微晶玻璃的形核,熔封后在稍低温度保温或减慢冷却速度可以完成微晶玻璃的结晶过程.锌铝硼硅系微晶玻璃与预氧化可伐合金的封接依靠玻璃中的SiO_2与FeO或Fe_3O4发生界面反应形成牢固的结合.     

CaO-P2O5-Na2O-B2O3溶胶-凝胶玻璃陶瓷体外磷灰石的形成和生物活性

采用溶胶-凝胶法制备CaO-P2O5-Na2O-B2O3玻璃陶瓷前驱体粉末,经过烧结热处理获得以β-Ca2P2O7为主晶相,CaPO3(OH)为次晶相的玻璃陶瓷。将试样在模拟体液中浸泡不同时间,采用XRD,SEM和EDX分析B2O3对试样表面磷灰石形成的影响。将MC3T3-E1细胞与玻璃陶瓷复合培养,通过SEM观察细胞的粘附和增殖行为。结果表明:B2O3的加入可以有效抑制析晶,稳定玻璃结构;试样在模拟体液中浸泡7d后,玻璃陶瓷表面有大量羟基磷灰石形成;细胞在支架材料上培养3~7d,呈现出良好的粘附和生长;表明B2O3的加入可以促进磷灰石矿化层的形成,提高材料的生物活性。     

氧化铈对CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃烧结和性能的影响

采用烧结法制备添加氧化铈的CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃材料,并对其进行差热分析(DTA)、X射线衍射分析、扫描电镜(SEM)观察和性能测试。结果表明:添加少量氧化铈能够降低玻璃的玻璃转变温度和析晶峰值温度,促进玻璃粉体的烧结致密化,但氧化铈加入量过多将会阻止玻璃的烧结和晶化;氧化铈的最佳添加量(质量分数)为5%;随着氧化铈含量的增加,样品的介电常数呈"N"字形变化,而样品的介电损耗则表现为先减小后稍微增加的变化趋势。样品的热膨胀系数随氧化铈含量的增加基本呈下降趋势。添加5%氧化铈的样品在925℃烧结后,其相对密度达99.1%,其介电常数、介电损耗和热膨胀系数分别为6.7、0.09%和3.42×10-6K-1。     

热处理工艺对SiC/Al_2O_3陶瓷裂纹愈合及强度的影响

采用压痕法在热压烧结的SiC/Al2O3复合陶瓷试样表面制造裂纹,对含有裂纹的试样在1 000～1 400℃进行不同时间的愈合处理,研究了愈合工艺对材料抗弯强度的影响规律,同时探索了愈合机理.结果表明,随着愈合处理温度的升高和时间的延长,表面裂纹逐渐愈合,长度缩短,材料的抗弯强度逐渐恢复.经1 300℃保温4 h愈合处理后,抗弯强度恢复至583.6 MPa,与完好试样的抗弯强度值(600.6 MPa)非常接近.继续提高处理温度或和延长时间,生成的大量CO(或CO2)气体难以从试样中逸出或在表面产生气孔,在试样表面形成新的缺陷,反而不利于抗弯强度的恢复;抗弯强度的恢复反应是SiC+O2→SiO2+CO(CO2),生成的SiO2填充了裂纹.     

Hf6Ta2O17材料的合成和热膨胀性能

以HfO2、Ta2O5粉体为原料,采用固相法合成Hf6Ta2O17材料。在空气气氛下1600℃常压烧结8h制备块体试样。用X射线衍射(XRD)仪检测合成粉体的相结构,通过场发射扫描电镜(SEM)观察试样的微观形貌,用热膨胀仪检测试样的热膨胀系数(TEC)。结果表明:固相法可以制备纯净单相的Hf6Ta2O17材料和比较致密的块体试样;Hf6Ta2O17材料在20~1400℃温度范围内没有相变,其高温相稳定性优于YSZ材料;Hf6Ta2O17在1200℃的热膨胀系数为9.59×10-6/℃,与YSZ材料的热膨胀系数接近,有望用于热障涂层。     

纳米Ti（C,N）对CBN磨具用陶瓷结合剂性能的影响

本实验选用Na₂O-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃系统作为基础陶瓷结合剂体系,向陶瓷玻璃料中分别加入2%、4%、6%、8%质量分数的纳米Ti（C,N）制得纳米陶瓷结合剂。采用CMT4504型电子多功能试验机、LCP-1差热膨胀仪和Stemi 2000-C金相显微镜等测试分析仪器,分别对不同含量纳米Ti（C,N）的结合剂进行抗折强度、差热分析、显微结构分析和流动性等性能检测,分析不同含量纳米Ti（C,N）对结合剂的影响。结果表明:加入2%、4%、6%、8%质量分数的纳米Ti（C,N）后,陶瓷结合剂流动性范围为179.80%~193.33%,抗折强度为33.55~116.38 MPa。其中,加入6%质量分数纳米Ti（C,N）陶瓷结合剂的性能最佳,抗折强度比基础陶瓷结合剂增加了39.92 MPa,流动性增大了22.9%,综合性能得到改善。      

Cu-Sn-Ti钎料与陶瓷结合剂体积比对金刚石节块微观结构和力学性能的影响

为提高陶瓷结合剂对金刚石磨料的把持力，将Cu-Sn-Ti钎料添加到SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-Li₂O陶瓷结合剂中制得新型陶瓷-金属结合剂金刚石节块。表征其显微形貌、收缩率、物相组成和力学性能，以确定烧结温度；通过SEM、XRD分析，研究陶瓷结合剂与Cu-Sn-Ti钎料的体积比变化对金刚石节块性能的影响。结果表明:金属陶瓷结合剂与金刚石之间生成了TiC，有助于提高结合剂对金刚石的把持力，从而提高节块的抗弯强度；当烧结温度为950 ℃，陶瓷结合剂与Cu-Sn-Ti钎料体积比为1∶1时，两者形成致密的玻璃网络，节块收缩率为3%，抗弯强度达到最大值64.4 MPa。      

十二烷基苯磺酸钠对陶瓷结合剂及金刚石分散性的影响

采用溶胶–凝胶法制备陶瓷结合剂粉末和陶瓷结合剂/金刚石混合粉末以及相应的块体材料。研究分散剂（十二烷基苯磺酸钠）质量分数为0～4.02%时，其对陶瓷结合剂物相、耐火度、弯曲强度和热膨胀系数等的影响，以及其对M2.5/5金刚石在陶瓷结合剂/金刚石混合粉末中分散性的影响。结果表明:分散剂质量分数为1.34%时，陶瓷结合剂的耐火度、弯曲强度和热膨胀系数与未添加分散剂时相比未发生明显变化，其中耐火度为700 ℃、弯曲强度为45 MPa 、热膨胀系数为4.3×10?6 ℃?1；当分散剂的质量分数从1.34%增加至4.02%时，陶瓷结合剂的耐火度降至600 ℃，弯曲强度降至28 MPa，热膨胀系数增至7.5×10?6 ℃?1；分散剂质量分数为1.34%时，M2.5/5金刚石均匀分散在陶瓷结合剂/金刚石复合材料中，且未引起复合材料的性能变化。      

纳米稀土氧化物对陶瓷结合剂的强韧化

为提高CBN砂轮用陶瓷结合剂的强度与韧性,以不同体积分数的纳米CeO₂、Sm₂O₃、Y₂O₃、La₂O₃、Er₂O₃与基础结合剂形成复合结合剂,并通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征其物相和显微结构,通过三点弯曲、单边切口梁等测试方法测试其机械性能。实验结果表明:添加体积分数2%的纳米CeO₂或纳米Er₂O₃后,试样的抗折强度分别为187 MPa和194 MPa,比基础结合剂的165 MPa分别提高了13.3%和17.6%,而其他3种纳米稀土氧化物没有表现出增强作用。5种纳米稀土氧化物均可增加基础结合剂的韧性,但Er₂O₃的效果最明显,在体积分数为2.5%时,试样的断裂韧性为2.7 MPa·m1/2,比基础结合剂的1.3 MPa·m1/2提高了108.2%。以含纳米Er₂O₃体积分数2%的复合结合剂与CBN磨料（浓度200%）混合制备试样,发现该复合结合剂对CBN颗粒的润湿良好,试样的抗折强度为102 MPa。      

ZrSiO4 对低温陶瓷结合剂预熔玻璃料结构与性能的影响

在Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂系低温陶瓷结合剂中添加不同含量的ZrSiO₄添加剂,用差示扫描热分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜等研究ZrSiO₄含量对低温陶瓷结合剂结构与性能的影响。结果表明:ZrSiO₄含量增加,陶瓷结合剂耐火度无明显增加,其热膨胀系数在一定范围内降低;且当ZrSiO₄质量分数为4%时,陶瓷结合剂结构致密,微观状态均匀,陶瓷结合剂的综合性能最佳,其抗折强度为57.37 MPa,显微硬度为855.59 MPa。      

氧化铝空心球对树脂结合剂金刚石磨盘磨削蓝宝石的影响

为改善蓝宝石研磨效果,在树脂结合剂金刚石磨盘中添加氧化铝空心球。通过力学性能测试、SEM扫描观测和实际磨削实验,研究空心球粒径及体积分数对树脂结合剂强度和磨盘性能的影响。研究表明:试样抗折强度随空心球粒径和比例的增大而降低;当添加空心球的体积分数为30%时,空心球粒径对试样抗折强度的影响基本消失。磨削实验证明:添加氧化铝空心球可提高蓝宝石磨削时的效率,并改善蓝宝石的表面粗糙度。添加体积分数为20%的空心球的磨盘在磨削过程中具有最好的综合磨削性能,与不加空心球的磨盘相比,磨削效率提高82.6%,表面粗糙度降低至R_a 0.249μm。      

导电银浆在铝合金表面的烧结性能分析

制备一种用于铝合金表面烧结银厚膜的低温烧结型导电银浆,以解决铝合金的软钎焊问题. 采用熔融淬火方法制备玻璃化转变温度(T_g)为360 ℃的Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO玻璃粉. 将玻璃粉、亚微米银粉和有机载体混合制成无铅低温烧结型银浆,将该银浆涂覆在6061铝合金表面,并在440,470,500,530 ℃的温度下进行烧结. 研究烧结温度对银厚膜的电阻率、可焊性及与基板结合强度的影响. 当玻璃粉与银粉重量比为1∶9,烧结温度为530 ℃时,烧结银厚膜的电阻率为2.2 μΩ·cm,抗剪强度为56.0 MPa;同时Al,Mg和Bi₂O₃发生氧化还原反应在银厚膜与铝基板界面产生纳米级Bi单质,进而实现冶金结合. 结果表明,提高烧结温度可以有效促进玻璃的润湿铺展、Ag颗粒之间的颈缩和Ag颗粒的生长,进而明显改善银厚膜软钎焊可焊性.     

超高速磨削陶瓷CBN砂轮结合剂的实验研究

本文根据陶瓷结合剂在超高速磨削砂轮中的作用，凭借电子万能实验机、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等先进精密仪器对三种结合剂进行了耐火度、抗折强度、膨胀系数、微观形貌、显微硬度和润湿性等性能分析。实验结果表明，1#结合剂的耐火度为890℃；抗折强度达到56．28MPa；膨胀系数在7．0×10^-6／℃左右，其他各项性能也达到相当高的水平；用1#结合剂制备的砂轮条的强度达到63．07MPa，结合剂与磨料结合的微观形貌良好。实验表明，1#结合剂符合低温高强结合剂要求，在陶瓷CBN砂轮制作过程中可以实现低温烧成以减少能耗，降低污染。     

Al2O3/TiB2/Al复合材料的微观结构和高温力学性能

以细雾化铝粉和TiB₂颗粒为原料,通过粉末冶金和热轧制制备微米TiB₂和纳米Al₂O₃颗粒增强铝基复合材料。室温时,由于TiB₂和Al₂O₃的综合强化作用,Al₂O₃/TiB₂/Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为258.7 MPa和279.3 MPa,测试温度升至350℃时,TiB₂颗粒的增强效果显著减弱,原位纳米Al₂O₃颗粒与位错的交互作用使得复合材料的屈服强度和抗拉强度达到98.2MPa和122.5 MPa。经350℃退火1000 h后,由于纳米Al₂O₃对晶界的钉扎作用抑制晶粒长大,强度和硬度未发生显著的降低。