F-对 CBN磨具用陶瓷结合剂的结构与性能的影响

采用传统熔体淬法制备了R2O-MO-B2O3-Al2O3-SiO2多元系统玻璃(R为碱金属,M为碱土金属).将制得的玻璃与Na3AlF6混合均匀制成陶瓷结合剂.测试了结合剂的耐火度、润湿性、抗弯强度和热膨胀系数,分析了F-对玻璃结构和性能的影响.结果表明:在低熔陶瓷结合剂中引入适量的F-可以降低结合剂的耐火度,提高结合剂对CBN的润湿性以及结合剂本身的抗折强度.F-在玻璃网络中起断网作用,因此F-加入量不能大于5%,否则会影响结合剂的综合性能.     

烧结温度对玻璃/金属复合结合剂金刚石磨具微观结构、力学及磨削性能的影响

在不同温度下,采用热压烧结法制备了含3wt% Na2O-B2O3-SiO2-Al2O3-Li2O脆性玻璃结合剂的玻璃/金属复合结合剂金刚石磨具,通过扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、XPS、洛氏硬度计、抗折强度试验机、气动圆度测试仪等研究了烧结温度对复合结合剂微观结构、力学及磨削性能的影响。结果表明：随着烧结温度提高,玻璃相发生球形-椭球形-长条状-片层状的形状变化。烧结温度为850℃时,金属与玻璃间出现10-20 nm FeAl2O4过渡层强化了两者界面结合,复合结合剂抗折强度达到最大值826 MPa,硬度为HRB94。烧结温度为900℃时,脆性FeAl2O4过渡层增厚导致抗折强度下降。烧结温度为850℃时,金属结合剂磨具与添加3wt%玻璃结合剂的金刚石磨具相比,加工气缸圆度和直线度平均值分别由3.1μm和2.5μm降低至2.7μm和2.1μm。     

CBN砂轮陶瓷结合剂的研究进展

本文对近年来有关CBN砂轮陶瓷结合剂的研究进展作了较详细的综述，介绍了陶瓷结合剂的组成，阐述了硼硅酸盐玻璃结合剂的机理，分析讨论了影响陶瓷结合剂的因素，对目前改进陶瓷结合剂性能，尤其对提高其强度的方法作了归纳和总结，如晶须增韧补强、CBN镀覆、改变助熔剂化学成分等方法。本文还展望了陶瓷结合剂的的研究开发趋势。     

砂轮微晶玻璃结合剂的研究

为提高无机非金属结合剂砂轮的强度，本文采取以石英砂、长石、硼砂、锂云母等矿物为主要原料，CaF2、KNO3、Na2SO3、CeO2作为晶核剂，采用熔融、水淬和球磨等工艺制备了微晶玻璃粉体。以该粉体为结合剂，结合微晶玻璃和陶瓷砂轮的制备工艺进行了制作磨具的研究。试验结果表明：采用适当的原料配比和工艺，可控制微晶玻璃中的晶粒直径为纳米级，并且该微晶玻璃作为砂轮结合剂时，不但结合剂本身具有高的强度，且对磨料也具有较强的把持力。等量结合剂情况下，用该结合剂制作的磨具可比现用的一般高速砂轮结合剂磨具的抗拉强度提高40％左右。     

成孔剂对陶瓷结合剂CBN磨具结构与性能影响的研究

主要研究成孔剂对陶瓷结合剂CBN磨具结构与性能的影响。在陶瓷结合剂CBN磨具中添加不同类型和含量的成孔剂,通过对磨具试样气孔率、抗弯强度、冲击韧性、微观形貌等检测分析,结果表明:添加成孔剂A1和C1的磨具试样气孔分布均匀,且与未添加成孔剂的磨具试样相比,抗弯强度降低不明显,成孔剂A1的造孔效果比C1的明显,但加入成孔剂C1能够增大试样的冲击韧性。当C1的加入质量分数为8%时,气孔分布均匀,气孔率为30.82%,抗弯强度为49.89MPa,冲击韧性为1.73kJ/m2,综合性能最好。     

合金粉对低温陶瓷结合剂及CBN磨具性能的影响

本文研究了添加不同种类、不同含量的合金粉末对陶瓷结合剂的耐火度、强度、热膨胀系数、硬度及磨具的强度、韧性、硬度等的影响。试验结果表明:加入合金粉对结合剂和对磨具的影响不同。①加入低熔点合金粉,陶瓷结合剂的耐火度降低,由700℃降至650℃;②加入合金粉后,磨具的硬度和冲击强度均有较大的提高,磨具硬度测定值最大为112,冲击强度值最大为931.40kg·m／m2;③加入合金粉后,磨具的抗折强度提高,采用纯玻璃料为结合剂时,磨具的抗折强度为45.5 MPa,结合剂中加入合金粉2(8％)时,抗折强度为76 MPa。     

CBN磨具用陶瓷结合剂气孔控制研究

根据需要控制气孔状态是提高陶瓷CBN磨具使用性能的一个重要途径。本文以CBN磨具用低温陶瓷结合剂为研究对象,通过流动度测试,SEM形貌观察等实验手段,探讨了在不同的烧制温度,以及引入α-Al2O3填料的情况下,陶瓷结合剂中气孔状况的变化规律。研究表明,在适当的温度范围内,结合剂流动度变化情况可作为气孔控制的一个有效参考依据,流动度差值大的结合剂,其气孔状态可调性也大;α-Al2O3填料对气孔状态的影响具有两面性,一方面可增大熔体高温粘度从而减小残留气孔尺寸,另一方面降低了气体在熔体中的溶解度使气孔增大,两方面综合作用决定了对气孔状态的影响。     

CBN研磨盘用陶瓷结合剂的研究

本文对三种低温陶瓷结合剂的性能进行综合研究,结果发现:耐火度为775℃,流动性为110%~130%,线膨胀系数为5.79×10-6℃-1的低温陶瓷结合剂V2的综合性能优异。通过差热分析发现,在测定温度范围内结合剂V2没有明显的晶相产生。用结合剂V2制备的陶瓷结合剂CBN磨具试样在800℃烧成后,磨具试样的抗弯强度达到最佳值67.5 MPa。制备的磨盘在磨削时锋利性好,磨削中间修整次数少,磨盘的耐用度高。运用扫描电子显微镜(SEM)对磨削后CBN磨片的磨削面形貌进行观察,表明结合剂对磨粒黏结牢固,断面组织均匀。     

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。      

低温CBN砂轮陶瓷结合剂的研究

采用硼玻璃—石英—刚玉粉系统为基准陶瓷结合剂进行研究,分别利用了抗折强度、抗拉强度、耐火度、密度、“8”字块抗拉强度、扫描电镜等测试方法,对两组不同配方制备的陶瓷结合剂进行了测试和分析。结果表明：两种配方1^#和2^#都能够在1200℃左右下熔制出结合剂,它们的耐火度分别为820℃、720℃。同时发现陶瓷结合剂的加入量为25％左右时,1^#和2^#配方制备的砂轮烧制温度分别为810℃和710℃左右,此时它们的抗拉强度分别达到23．883MPa、20．815MPa,抗折强度也分别达到98．213MPa、73,673MPa。密度也分别达到2．474g／cm^3、1．768g／cm3,结合各性能1^#结合剂比2^#结合剂更适于CBN砂轮。     

纳米AlN对低温陶瓷结合剂性能的影响

本文探讨了纳米AlN对Na2O-B2O3-SiO2硼硅酸盐玻璃体系陶瓷结合剂性能的影响。利用差热分析仪、X-射线衍射仪等仪器,在不同烧成温度及气氛条件下,测试陶瓷结合剂的热性能、XRD、耐火度、抗折强度,以及线膨胀系数等性能,结果表明：在氩气气氛下纳米AlN会促使陶瓷结合剂中产生析晶;添加纳米AlN质量分数w为6%时,结合剂的烧结温度范围增加30℃;氩气气氛下,烧成温度为710℃,添加纳米AlN质量分数w为6%时,结合剂的抗折强度最大,达到35.64 MPa;纳米AlN加入使结合剂的线膨胀系数下降,添加质量分数w（AlN）为6%时,结合剂的平均线膨胀系数最小为4.99×10^-6℃^-1。     

纳米氧化物对CBN磨具陶瓷结合剂性能的影响

采用Na2O-Al2O3-SiO2-B2O3系统为基础陶瓷结合剂,研究了添加纳米ZnO、纳米TiO2和纳米Al2O3对CBN磨具陶瓷结合剂性能的影响,对抗折强度、耐火度、流动性、微观结构进行了测试。实验结果表明：添加纳米氧化物后,陶瓷结合剂的耐火度和流动性均得到明显改善,其中加入纳米ZnO的陶瓷结合剂耐火度降低了20℃,流动性最大,达到119．9％;添加纳米Al2O3的抗折强度最高,达到36．51MPa;陶瓷结合剂CBN磨具微观结构中气孔率数量明显减少,添加纳米Al2O3的CBN磨具试样的结构最致密,气孔最少。     

不同无机铵盐对陶瓷结合剂CBN砂轮造孔的应用研究

分别研究了无机铵盐NH4F、NH4Cl、（NH4）2SO4和NH4HCO3的不同添加量对低温陶瓷结合剂CBN砂轮造孔的影响,采用气孔率、抗折强度以及试样SEM断口形貌对造孔效果进行了评价。结果表明：NH4Cl使砂轮开裂,不能作为低温陶瓷结合剂CBN造孔剂。NH4F造孔效果不明显,不适合造孔。（NH4）2SO4造孔剂的质量分数应控制在5％以内,质量分数达到5％时,砂轮孔隙率为36．14％,抗折强度为29．03MPa,气孔皆为小孔,气孔可调性差。NH。HCO,造孔剂质量分数应控制在15％以内,质量分数为5％时,砂轮孔隙率为34．19％,抗折强度为40．32MPa;质量分数增加到15％时,孔隙率达到42．5％,抗折强度为29．16MPa,且大孔径气孔比例随质量分数的提高而提高,气孔可调性好。     

cBN陶瓷结合剂磨盘的研究

本文通过差示扫描量热分析、X衍射分析、线膨胀测试仪、扫描电镜等测试手段对四种不同组份的结合剂性能及磨盘显微结构进行分析,结果发现:2#结合剂的耐火度为770℃,相对较低,可以实现磨具的低温烧成,防止cBN磨料的高温侵蚀,提高磨削效率和耐用度;2#结合剂中出现细小的片状微晶,起到了弥散强化的作用,增强了结合剂的强度;用2#结合剂所制的cBN磨盘,结合剂熔化完全,流动性好,对cBN磨粒的包裹性好,提高了磨盘强度和硬度,其抗弯曲强度达到62.37MPa,洛氏硬度HRB达到85。     

Na20含量对金刚石砂轮陶瓷结合剂性能的影响

研究了陶瓷结合剂中Na20的含量对陶瓷结合剂性能的影响。发现结合剂的耐火度随Na20含量的增加而降低；结合剂中Na20含量对由结合剂和金刚石磨料制得的力学试条的强度有很大影响，结合剂Na20含量较低时，随Na20含量的增加，力学试样抗弯强度提高。Na20／（B203＋Al203）的摩尔比为0．5时，试样的抗折强度最高为70MPa。同时，随Na20含量提高结合剂的膨胀系数增长，但Na20含量较低时膨胀系数增长较慢。实验结果表明通过改变Na20含量可以有效的调节金刚石用陶瓷结合剂的性能。     

磨PCD刀具陶瓷结合剂金刚石砂轮的研究

本文研究制备Na2O-B203-Si02-Al203多元系基玻璃料,并配制成低温陶瓷结合剂,研究发现:耐火度为685℃,流动性为110%～130%,线膨胀系数为5.35×10-6℃-1的低温陶瓷结合剂具有优异的性能.制备的陶瓷结合剂金刚石砂轮在725℃烧成后,磨具的抗弯强度和洛氏硬度达到最佳值,分别58.61 MPa和77.9.用其磨削PCD刀片时锋利性好,磨削中间不需修整,砂轮耐用度高.运用扫描电子显微镜(SEM)分析了陶瓷结合剂金刚石磨具的断面形貌、磨削后磨削面形貌,表明结合剂对磨粒黏结牢固,断面组织均匀.     

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。