纳米陶瓷结合剂超硬磨具的制造工艺

纳米陶瓷结合剂是一种新型的超硬磨具结合剂,采用它能显著降低磨具烧结温度,大幅度提高制品的强度、韧性和耐磨性,且气孔可控,为陶瓷结合剂的应用开拓了一个崭新的领域.文章阐述了纳米陶瓷的性能及应用.结果表明:纳米陶瓷结合剂抗折强度高于100MPa,经过烧结,纳米陶瓷结合剂与金刚石和cBN超硬磨料润湿性良好、结合力大,在烧结过程中与超硬磨料不发生反应、不腐蚀损伤超硬磨料.成功用于磨削PCD复合片的金刚石陶瓷砂轮.     

纳米AlN对低温陶瓷结合剂金刚石磨具结构与性能的影响

文章探讨了纳米AlN对Na2O-B2O3-SiO2硼硅酸盐玻璃体系陶瓷结合剂金刚石磨具结构与性能的影响.在不同气氛条件下烧结的陶瓷结合剂金刚石磨具试样,利用万能压力试验机、洛氏硬度计、扫描电子显微镜等仪器,测试磨具试样的抗折强度、洛氏硬度、耐磨性,以及显微结构等.结果表明:纳米AlN含量为6wt%时,结合剂的开始熔融温度为670℃,比纯结合剂低10℃,且烧结温度范围增大;在氩气气氛下烧成,金刚石磨具试样的抗折强度、洛氏硬度、耐磨性等,比在大气气氛下烧成磨具的均有所提高,其中折强度为60.46MPa,洛氏硬度为88;由SEM图谱可以看出,加入纳米AlN后,结合剂与磨粒间结合良好,且组织均匀.     

微波烧结陶瓷结合剂金刚石砂轮研究

为了提高陶瓷结合剂金刚石砂轮的性能,采用微波烧结技术,通过一系列试验,分析了陶瓷结合剂金刚石砂轮的微波烧结温度、陶瓷结合剂含量和金刚石磨料粒度对其性能的影响。结果表明:微波烧结温度是影响陶瓷结合剂金刚石砂轮性能的最主要因素,远超其余二者;陶瓷结合剂金刚石砂轮试样的洛氏硬度和抗弯强度在740 ℃时达到极大值且气孔率较小,此时洛氏硬度为66 HRB,抗弯强度为76.5 MPa,气孔率为17.8%;由微观组织观察可知陶瓷结合剂金刚石砂轮在740 ℃时可以实现陶瓷结合剂对金刚石磨料的均匀包裹,并且气孔较少。     

纳米碳化钒/铬复合粉末对cBN磨具用陶瓷结合剂性能的影响

为了探索在不同烧结温度下纳米碳化钒/铬复合粉末对cBN磨具用陶瓷结合剂性能的影响,实验选用SiO_2-Na_2O-Al_2O_3-B_2O_3-CaO系统作为基础陶瓷结合剂体系,向陶瓷玻璃料中加入6%质量分数的纳米碳化钒/铬复合粉末并分别在微波烧结炉中以不同温度烧结制得纳米陶瓷结合剂。实验采用LCP-1差热膨胀仪、CMT4504型电子拉伸试验机、Stemi2000-C金相显微镜等测试分析仪器,分别对所得结合剂进行差热分析、抗折强度、显微结构分析等性能检测。实验结果表明:纳米碳化钒/铬复合粉末对结合剂性能有很大影响;加入6%纳米碳化钒/铬复合粉末能使陶瓷结合剂最大抗折强度从18.32MPa(550℃)增大到44.44MPa(600℃);纳米碳化钒/铬可以减小陶瓷结合剂的密度,以700℃的温度烧结时,结合剂密度从2.165g/cm~3减小到1.256g/cm~3;以600℃烧结时,6%纳米碳化钒/铬复合粉末能使结合剂的流动性从145.8%增大为154.8%。     

添加剂对超硬材料陶瓷结合剂性能的影响

以金属Al粉与α-Al2O3微粉作为陶瓷结合剂的添加剂,研究其对陶瓷结合剂抗弯强度、矿物组成及气孔分布等性能的影响.结果表明:金属Al粉添加量为4wt％,在620℃下烧结时,试样抗折强度最高为29.97 MPa,较基础陶瓷结合剂试样提高了10.3％;单独添加α-Al2O3微粉能够提高结合剂的黏度,防止试样在烧成过程中产生不均匀变形,提高陶瓷结合剂的网络致密度;在680℃下烧结,试样抗折强度大幅提高,最高强度为65.46 MPa,较基础陶瓷结合剂提高了140％,并且与陶瓷结合剂发生反应生成霞石(NaAlSiO4),霞石的生成有拓宽烧结范围,抑制裂纹延伸的作用;金属Al粉与α-Al2O3微粉共同加入对陶瓷结合剂抗折强度的提高有更好的效果,在680℃下烧结,当金属Al粉添加量为2wt％,α-Al2O3微粉添加量为30wt％时,试样抗折强度最高为80.33 MPa,较基础陶瓷结合剂试样提高了195.5％;金属Al粉的加入不会影响陶瓷结合剂气孔的形成,气孔分布均匀且较多,具备容纳磨屑与携带冷却液的性能.     

添加剂对超硬材料陶瓷结合剂显微结构的影响

本文以金属Al粉和α-Al2O3微粉为添加剂,研究其添加量对陶瓷结合剂性能和显微结构的影响.通过X-ray衍射仪和扫描电子显微镜分析得知,金属Al粉添加量为4wt％,在620℃温度下烧成时,金属Al粉主要以单质熔融铝的形式存在,且熔融铝与陶瓷结合剂结合良好,使得试样的强度比基础陶瓷结合剂提高了10.3％;试样中单独加入α-Al2O3,微粉可以提高陶瓷结合剂的粘度,有效防止烧成过程中的不均匀变形,同时可以提高陶瓷结合剂的致密度;金属Al粉添加量为2wt％,同时加入30wt％的α-Al2O3,在680℃下烧成时,大部分的金属Al粉被氧化为氧化铝,α-Al2O3微粉和金属Al粉氧化生成的氧化铝进一步增强了陶瓷结合剂的致密度,并且与陶瓷结合剂反应生成可以拓宽烧结范围、抑制裂纹延伸的霞石( NaAlSiO4),使得试样的强度比基础陶瓷结合剂提高了195.5％.     

烧结温度对低温陶瓷结合剂性能的影响

文章研究了不同烧成温度下低温结合剂的烧结范围、强度、硬度,用XRD和SEM对不同烧成温度下陶瓷结合剂金刚石的结构进行了分析.结果发现:试验陶瓷结合剂在开始软化点725℃最适合陶瓷结合剂金刚石磨具的烧成,在该温度下烧成结合剂呈比较均匀的玻璃状态,对金刚石磨粒的润湿性好;在725℃烧成,结合剂的流动性为120%;结合剂试样的弯曲强度和洛氏硬度最大,分别为58.5MPa和93.5(HRA).     

烧结温度对陶瓷结合剂金刚石砂轮性能的影响

以金刚石和陶瓷结合剂为原料,以制备的陶瓷结合剂金刚石砂轮为研究对象,研究了烧结温度对其性能的影响.金刚石的热重(TG)和差示扫描量热(DSC)以及陶瓷结合剂的DSC、X射线衍射(XRD)和流动性的分析,确定陶瓷结合剂金刚石砂轮试样的烧结温度上限.通过对陶瓷结合剂金刚石砂轮试样的XRD、扫描电子显微镜(SEM)、开口气孔率、弯曲强度和洛氏硬度的检测和分析,研究其最佳的烧结温度和微观结构.结果表明,实验所用的金刚石开始氧化温度为662.13℃,完全氧化温度为888.00℃.陶瓷结合剂的玻璃转化温度是774.03℃.烧结温度在740℃时,陶瓷结合剂未与金刚石发生化学反应.温度升高时,结合剂的流动性增大,陶瓷结合剂金刚石砂轮试样的开口气孔率也增大.在烧结温度为700℃时,试样的弯曲强度(84.11 MPa)和洛氏硬度(87.66 HRB)达到最大值,金刚石之间的结合剂"桥"更致密,结合剂与金刚石之间润湿性更好,形成有合适气孔的整体.     

低熔高强陶瓷结合剂的研究

为实现陶瓷结合剂超硬磨具的低温烧结，减少或避免高温或由高温引起的对磨粒的伤害，本试验以黏土、硼玻璃和铅玻璃为主要原料，研制一种低熔点高强度结合剂。通过一系列试验，测定了结合剂的耐火度，研究了结合剂在高温下的相态，分析了结合剂在高温时与超硬磨粒的浸润性，并测试了结合剂的抗折强度。试验表明，该结合剂耐火度低、强度高，与超硬磨粒具有良好的浸润性，在高温下呈玻璃态，是一种低熔点高强度陶瓷结合剂。     

磨料表面镀覆对陶瓷结合剂超硬磨具强度的影响

在陶瓷结合剂超硬磨具的烧结过程中，超硬磨料易受到陶瓷结合剂中某些成分的腐蚀或受到热损伤，在超硬磨料表面涂覆一层保护层，既可减轻或避免腐蚀和热损伤，还可改善磨料与结合剂之间的结合状况。文章主要对各种镀层的金刚石、CBN磨料与陶瓷结合剂按一定的比例热压烧结进行了分析说明，并测定了其抗折强度，研究了各镀层对磨具抗折强度的影响。