低熔高强陶瓷结合剂的研究
2005年第2期 超 硬 材 料 工 程第17卷2005年4月SU PERHA RD M A T ER I AL EN G I N EER I N G总第60期
低熔高强陶瓷结合剂的研究①
郭志敏1,张向红1,2,臧建英2,王艳辉2
(1.河北建材职业技术学院,河北秦皇岛066004;2.燕山大学,河北秦皇岛066004)
摘 要: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。
关键词:超硬磨具;陶瓷结合剂;低温烧结试验;低熔高强;玻璃态;
中图分类号:TQ164 文献标识码:A 文章编号:1673-1433(2005)02-0007-07
STUDY ON LOW M EL T ING PO INT AND H IGH
STRENGTH V ITR IF IED B OND
GU O Zh i2m in1,ZHAN G X iang2hong1,2,Z AN G J ian2ying2,W AN G Yan2hu i2
(1.H ebei B u ild ing M a teria ls Institu te of V oca tion and T echnology,Q inhuang d ao H ebei,066004;
2.Y anshan U n iversity,Q inhuang d ao,H ebei,066004)
Abstract:L ow m elting po in t and h igh strength vitrified bond is p rep ared to realize
sin tering of vitrified bond sup erhard grinding too ls at low er tem p eratu re.R aw m aterials
w ere m ain ly clay,bo ric glass and lead glass.T he refracto ry tem p eratu re,the p hase at
h igh tem p eratu re,the bending strength of the bond and soakage betw een the bond and
sup erhard grain s w ere tested.T he resu lts ju st show that the bond ex ist as glassy p hase
and is a low m elting po in t and h igh strength vitrified bond.
Keywords:vitrified bond;low m elting po in t and h igh strength;sin tering test at low er
tem p eratu re;glassy p hase;sup erhard grinding too ls
0 前言
一般情况下,陶瓷结合剂含有起助熔作用的碱金属氧化物,而且由于其耐火度很高,其烧成温度通常高达1200℃以上,如此高的烧成温度,无论是对金刚石还是对cBN颗粒都有很大的伤害,进而影响超硬磨具的工作效率和使用寿命。为减少或避免温度对超硬磨粒的不利影响,实现磨具的低温烧成,有必要研究配制一种低熔点陶瓷结合剂。
对超硬磨具来说,其加工效率和使用寿命在很大程度上取决于结合剂的性质以及超硬磨粒与结合剂的结合强度,这就要求:(1)结合剂的膨胀系数应尽量与超硬磨料的膨胀系数相等或相近;(2)结合剂与磨粒之间有较强的浸润性和结合力;(3)超硬磨料的超硬性也要求结合剂具有较高的强度。
因此,研制一种低熔点高强度陶瓷结合剂是提高陶瓷结合剂超硬磨具质量的一个关键因素。
1 试验过程
本试验以黏土、硼玻璃、铅玻璃为主要原料,根据配
①收稿日期:2004-10-20
作者简介:郭志敏(1965- ),女,河北工业大学硕士研究生,主要从事超硬材料和高温材料的研究。
通信作者:王艳辉,项目负责人。
制原则[1]
,通过调节各原料之间的配比,并进行一系列配
方优化试验,最后得到的结合剂的化学成分如表1所示。
表1 陶瓷结合剂的化学成分 (mo l )
T ab le 1 Chem ical compo siti on of vitrified bond
Si O 2
A l 2O 3
B 2O 3N a 2O K 2O CaO M gO Fe 2O 3Pb 3O 4ZnO 配方0.30
0.01
0.24
0.02
0.01
0.001
0.001
0.001
0.25
0.17
1.1 试样的制备
(1)计算并称取配制500g 结合剂各原料的需要量。
(2)将称取的500g 原料和250m l 水装入球磨罐
内,球磨10h ,倒出。在空气中自然沉淀3h 左右,倒出
水。放入烘箱,在100～105℃下烘干至恒重,然后再干磨10h ,过筛。
(3)将球磨好的结合剂按每20g 加入0.5g 糊精和10滴水的比例进行称取,然后放入研钵中研磨均匀,过筛,将粗粒再次研磨。最后,将混好的料倒入冷压模具,进行冷压试验。加压至400kN 时保压3m in ,然后卸压脱模。
(4)将试样条放在干燥通风的环境中自然干燥至恒重。1.2 耐火度试验
将干燥的试样条按图1所示方式置于电阻炉炉膛中央位置,阶梯升温,每隔50℃观察一次。取试样条发生深度弯曲并与耐火砖平面接触的温度为结合剂的耐火度
。
图1 耐火度测试示意图
F ig .1M easu rem en t of the refracto riness of the bond
1.3 结合剂X 射线衍射分析
将试样条分别在耐火度和高于耐火度温度下保温
2h ,冷却后作X 射线衍射分析试验。1.4 结合剂与超硬磨料的高温浸润性
浸润性的测量原理见图2,Η为浸润角。试验步骤:
(1)将结合剂加少量水调成糊状。
(2)在一平坦陶瓷片上均匀涂上厚度适中的糊状结
合剂,放入炉中升温至预定温度,保温2h 后,随炉冷却。
(3)将金刚石(或cBN )均匀分散地撒在熔融后的结
合剂表面,小心放入炉中,再次升温至步骤(2)中的温度,保温2h 后,随炉冷却。
(4)在显微图像分析系统下观察结合剂对金刚石或cBN 的浸润性。
(5)用量角器量出不同温度下结合剂与磨粒之间的
浸润角。考虑到金刚石颗粒的自重作用,在本试验中统一采用晶型好的40 50金刚石,并且要求在步骤(2)完成后,熔融结合剂层的厚度不得超过金刚石高度的
2 3。
图2 浸润角测量原理图
F ig .2Schem atic diagram fo r m easu rem en t of adhesi on
angle betw een the bond and diamond
1.5 抗折强度试验
将180目白刚玉与结合剂分别以75 25、70 30、65
35、60 40的比例混合均匀,根据结合剂的耐火度和结
合剂的类型,在一定的烧成温度范围内进行热压烧结试验,在D KZ -5000型电动抗折试验机上测定热压试样
条的强度。
2
试验结果与讨论
耐火度试验结果表明,结合剂在600℃发生深度弯曲并与耐火砖平面接触。
图3 结合剂加热到600℃后的X 射线衍射图谱
F ig .3XRD pattern of the bond after heating
at the temperatu re of 600℃
图4 结合剂加热到850℃后的X射线衍射图谱F ig.4XRD pattern of the bond after heating
at the temperatu re of850℃图3和图4分别为结合剂经600℃和850℃温度处理后的的X射线衍射图谱。
图3和图4表明,在600℃温度下,结合剂以非晶玻璃态形式存在,同时还存在少量的ZnO晶体。在850℃温度下,结合剂完全以纯玻璃态形式存在。故温度高于850℃时,结合剂是一种纯玻璃态结合剂。
结合剂的耐火度为600℃,属于烧熔结合剂。又由于烧熔结合剂烧后近似于玻璃体,故其化学成分决定其热膨胀系数。根据玻璃的膨胀系数加和公式[2～3]。
Α=P1Α1+P2Α2+P3Α3+…+P iΑi+…
计算出本结合剂的热膨胀系数为4.89×10-6 ℃。各化学成分的经验膨胀系数[3]见表2所示。金刚石和cBN的热膨胀系数分别为4.50×10-6 ℃(750℃)和4.30×10-6 ℃(700℃)[4],结合剂的热膨胀系数与磨料的热膨胀系数相近。
表2 结合剂中各化学成分的经验膨胀系数 (10-7 ℃)
T ab le2 Experien tial expan si on coefficien t of every componen t
成分Si O2A l2O3B2O3N a2O K2O CaO M gO Fe2O3Pb3O ZnO
经验膨胀系数0.675.54.3343.239166.6713.38.335.
33
图5是结合剂与金刚石颗粒一起烧至700℃并保温2h后的显微照片。结合剂表面基本呈水平状铺开,金刚石颗粒被埋入熔融的具有光泽的结合剂中。
由于cBN颗粒比较小,与结合剂一起升温至700℃后发现其已经被埋入结合剂中。因此,结合剂对cBN颗粒的浸润角Η的测定比较困难。既然cBN颗粒能被没入结合剂中,说明结合剂对cBN颗粒的浸润性较好。
根据结合剂的耐火度(600℃)和结合剂的类型(烧熔结合剂),选择其热压烧成温度为850℃,表3为不同砂结比的结合剂的热压抗折强度值。砂结比为615∶315时,热压烧结块的抗折强度值最高,达到12517M Pa,是一种低熔高强度结合剂。
图5 结合剂与金刚石升温至700℃后的显微照片
F ig.5M icrograph of the bond and diamond
after heating at700℃
表3 砂结比与抗折强度的关系
T ab le3R elati on betw een rati o of ab rasive-bond
and the bending strength
砂结比7.5:2.57.0:3.06.5:3.56.0:4.0抗折强度(M Pa)82.8104.2125.7107.7
3 结论
综上所述,本试验得出以下结论:
(1)本结合剂以黏土、硼玻璃和铅玻璃为主要原料,耐火度为600℃,热膨胀系数为4.89×10-6 ℃。
(2)根据X射线衍射分析结果可知,本结合剂在高温下(>850℃)为纯玻璃态结合剂。
(3)该结合剂与金刚石和cBN颗粒具有良好的高温浸润性。
(4)本结合剂在850℃,砂结比为6.5∶3.5的条件下,其热压抗折强度为125.7M Pa,是一种低熔高强度陶瓷结合剂。
参考文献:
[1] 张向红.低熔高强陶瓷结合剂超硬磨具的研究[D].燕山大学工学
硕士论文,2004:15-17.
[2] 黄秉麟.陶瓷磨具制造(上)[M].机械工业委员会机床工具工业
局,1988:101-246.
[3] 西北轻工业学院.玻璃工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,
1982:17-107.
[4] 王光祖,院兴国.超硬材料[M].河南:河南科学技术出版社,
1996:202.
CBN磨具陶瓷结合剂
目录 摘要〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 1 1．前言〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 1 2.CBN磨具陶瓷结合剂性能〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 2 2.1耐火度〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃2 2.2本征强度〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃2 2.3热膨胀系数〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃3 2.4润湿性〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃4 3. 目前的制约因素〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 5 4．CBN砂轮结合剂的分类〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 5 4.1树脂结合剂CBN砂轮〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃6 4.2金属结合剂CBN砂轮〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃6 4.3陶瓷结合剂砂轮〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃7 5、CBN磨具陶瓷结合剂在超硬工具上的应用〃〃〃〃〃〃〃8 6、CBN陶瓷结合剂对高速砂轮强度的影响〃〃〃〃〃〃〃〃9 7、金属Ａｌ粉对ＣＢＮ磨具陶瓷结合剂性能的影响〃〃〃〃9 7．1、不同烧成温度下Ａｌ粉对磨具强度的影响〃〃〃〃〃〃9 8、应用推广的前景〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃10 9.结束语〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃11 10.参考文献:〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃12
CBN磨具陶瓷结合剂 摘要本文简单概述了CBN的结构与性能特点，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，指出了低熔点、高强度陶瓷结合剂是CBN砂轮陶瓷结合剂的发展趋势，阐述了CBN砂轮陶瓷结合剂实质上就是碱硼硅玻璃结合剂，其中硼酸盐系结合剂因具有低熔点、高强度的特性，使之成为了研究的重点。还介绍了玻璃的特性，和陶瓷结合剂的简介以及玻璃结合剂的特点及加工工艺。 关键词立方氮化硼（CBN）;陶瓷结合剂;纳米氧化物; 1．前言 随着我国政治稳定，经济建设快速发展，作为世界制造业中心的地位日益凸现。如何逐步缩小与世界工业发达国家的差距，使经济增长由资源消耗型加速转变为高效节能型上来，走一条具有中国特色的，可持续发展的道路。就磨削领域来说，陶瓷结合剂CBN磨具所具有的高质量、高精度、高效率、低消耗、低成本、低污染、自动化程度高等优异性能，是其他磨削工具无法比拟的。保护环境是我们的基本国策，陶瓷结合剂CBN磨具，从它的原材料生产过程，磨具的制造过程，磨具的使用过程，对资源和能源的消耗都是极低的，属于节能型的高科技产品，非常适合我国现阶段及长远发展。在工业发达国家，陶瓷结合剂磨具的应用发展非常迅速，每年都以40％以上的速度增长。但是据不完全统计，我国的增长速度仅为20％左右，因此，我国的陶瓷CBN磨具拥有广阔的发展空间。
低熔高强陶瓷结合剂的研究
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泡沫陶瓷制备的影响因素及环保功能
泡沫陶瓷制备的影响因素及环保功能 摘要：本文介绍了泡沫陶瓷的概念、制备方法、优点、性能，结合最常用的有机泡沫浸渍法制备泡沫陶瓷，研究一些主要工艺因素对泡沫陶瓷制备的影响，重点讲述了泡沫陶瓷在废水处理、废气处理，吸声降噪领域的环保功能，指出了当前陶瓷材料的研究热点和今后要解决的问题。 关键词：泡沫陶瓷；有机泡沫浸渍法；工艺因素；环保功能 Factors Affecting the Preparation of Ceramic Foam and Eco-friendly Abstract: This article presents the concept, process, strongpoint, performance of ceramic foam. Combined with the most common organic foam impregnated ceramic foam, it studies some of the major process factors impacting on the preparation of ceramic foam. It mainly describes the application of ceramic foam in wastewater treatment, exhaust gas treatment and sound absorption and noise reduction. The article also predicts the current research focus of ceramic materials and problems which should be solved in the future. Key words: ceramic foam; organic precursor impregnation method; process factors; eco-friendly 我国政府高度重视可持续发展，将可持续发展确定为国家的重大发展战略。因此，在二十一世纪着眼于解决能源与环境问题的高新技术将得到广泛关注，并将对自然和社会的良性发展起到重要作用。如何开发新能源和新材料、减少已有能源与材料的消耗是其中一个重要方面，已成为科技工作者共同努力的新课题。泡沫陶瓷材料的开发就是在这种大背景下提出的。 1 泡沫陶瓷基本性质 泡沫陶瓷材料的发展始于20世纪70年代，是一种具有高温特性的多孔材料。其孔径从纳米级到微米级不等，具有三维空间网架结构的高气孔率的多孔陶瓷体，气孔率在20％～95％之间，其造型犹如钢化了的泡沫塑料或瓷化了的海绵体，使用温度为常温至1600℃。自1978年美国发明了利用氧化铝、高岭土等陶瓷料浆成功研制出泡沫陶瓷，用于铝合金铸造过滤之后，英、日、德、瑞士等国家竞相开展了研究，生产工艺日益先进，技术装备越来越向机械化、自动化发展，根据应用的目的不同，已研制出多种材质，适合于不同用途的泡沫陶瓷过滤器(见图1)，如A12O3、ZrO2、SiC、氮化硅、硼化物等高温泡沫陶瓷，有的还加入了一定的矿物，如莫来石、堇青石、粉煤灰、煤矸石等，产品已系列化、标准化，形成了一个新兴产业[1～3]。 拓宽和开发泡沫陶瓷在国内各行业中的应用，无疑是十分必要的。为了获得一定形状和结构的泡沫陶瓷材料，制备工艺过程起到了决定作用。目前，主要的几种泡沫陶瓷制备工艺包括发泡工艺、挤出成型工艺、溶胶—凝胶工艺以及有机泡沫浸渍工艺等。我国在20世纪80年代初开展泡沫陶瓷研究工作，并取得较大进展，部分产品已经标准化、系列化。但是我国的泡沫陶瓷从整体技术水平上与国外相比还有一定的差距。诸如泡沫陶瓷材料的强度和刚
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国内陶瓷涂料研究进展综述 摘要： 随着涂料工业的发展，一些有机涂料已经不能满足人们的绿色环保、多功能化和优良性能的理念，而陶瓷涂料的发展开启了向高新涂料领域的进展和研究，进一步满足了人们对于提升涂料性能的愿景。本文主要基于目前现有的国内多种有关陶瓷涂料的研究成果，简明地阐述了各种陶瓷涂料的优良性能，以及其最新的研究发展，同时对这些陶瓷涂料的制备方法和机理进行了归纳，总结，并且进一步提出了一些有关陶瓷涂料的设想和改进。 关键词： 耐高温；陶瓷；瓷膜；涂料；涂膜；环保； 0前言： 陶瓷涂料属于功能涂料领域[1]，是一种新型的水性无机涂料。它是以纳米无机化合物为主要成分，并且以水为分散质，涂装后通常经过低温加热方式固化，形成性能和陶瓷相似的涂膜。其原料蕴藏丰富，便于开采且价格低廉，进而使其成本也相对传统涂料较低。其中一些采用了硅烷偶联剂，氢氧化铝胶体制备的陶瓷涂料，具有耐高温、高硬度、不燃无烟、超耐候、环保无毒、色彩丰富、涂装简便等诸多优势。经过各种新型的改良和增进后，其各种优越的性能和廉价的成本也讲逐渐取代传统涂料。 而传统的有机涂料等，对环境的影响颇为巨大，不仅成品经常排放温室气体导致气候变暖，而且还释放有毒物质于空气中，导致人或动植物的疾病和死亡，其在生产的过程之中也耗能大，不满足我国低碳的理念，并产生各种工业污水或有毒气体。 本文试图对各种陶瓷涂料相关的文献资料进行归纳，分类并总结，从各种试剂的配比及制备方案中分析出陶瓷涂料的一些发展和改进，并进行一些相关的理论设想。 1陶瓷涂料概述 1.1成膜机理 一般由多种纳米级氧化物，通过改进的溶胶-凝胶[2]等反应，并且在低温下，以水为分散介质，水解固化行成类似陶瓷和玻璃的漆膜。 1.2原料来源 陶瓷涂料的原材料来自于极普通的、储量极为丰富的天然矿石和金属氧化物（如：石灰石、粘石英砂），而且生产工艺也不复杂，能耗相对较低。因而原材料资源十分丰富，这与完全依赖石油化学工业、并以石油为主要原料的有机涂料相比较，不仅具有很大的资源优势，而且更加符合低碳要求。 1.3应用领域
低温烧成陶瓷结合剂磨具
低温烧成陶瓷结合剂磨具 河南工业大学材料科学与工程学院 侯永改 陶瓷结合剂磨具具有强度较高，耐热性能好，切削锋利，磨削效率高，磨削过程中不易发热和堵塞，热膨胀量小，易控制加工精度，且容易修整等特点。 陶瓷结合剂磨具一般用于粗磨、半精磨、精磨及某些产品的抛光，接触面积较大的成型磨削，超硬磨料烧结体的磨削等。陶瓷结合剂磨具广泛应用于机械制造行业，许多重要的机器零件都要进行磨加工。如喷汽发动机，水压汽轮机，一般用螺旋浆，轴承部件等。在这些零件的加工中陶瓷结合剂磨具都发挥了很好的作用。 陶瓷磨具产量比较大，从过去到现在，陶瓷磨具在磨具总的构成中一直占主要地位，尽管随着结合剂材料种类的不断发展和磨具种类的扩大，陶瓷磨具产量在磨具总产量中呈下降趋势，但仍占有较大比例。因此，有必要对陶瓷结合剂磨具进行进一步的研究，比如降低烧成温度以节约能源，改善磨具的结构与性能等。 一．低温烧成陶瓷结合剂磨具的优势 1．低温烧成含义 就这个问题我从多方面进行了查找,没有一个确定的答案,下面有几个方面的例子: 通过配方调整使工业硬瓷的烧成温度从1400℃降低到1300℃是低温烧成；日用有骨质瓷外观的陶瓷的烧成温度从约1200℃降低到1050～1080℃是低温烧成；工艺陶瓷烧成温度已经达到850～900℃的低温；低温烧成、低膨胀性陶瓷釉料可在700～1000℃的低温范围烧成，并具有低的膨胀系数（热膨胀系数α≤6.0×10－6／℃）。 所以一般说来，凡烧成温度有较大幅度降低（60~100℃）且产品性能与通常烧成产品性能相近的烧成方法可称为低温烧成。 对我们陶瓷磨具来说烧成温度从约1250℃降低到1150℃、1050℃也是低温烧成，但人们习惯上把烧成温度在1000℃以上称为高温烧成，在1000℃以下称
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树脂结合剂金刚石工具性能的研究 树脂结合剂金刚石磨具是金刚石磨具中使用量最大的一类。和金属结合剂金刚石磨具和陶瓷结合剂金刚石磨具相比,树脂结合剂金刚石磨具有磨具硬化温度低,只需200℃左右,远远低于金属结合剂和陶瓷结合剂金刚石磨具的热压成型 温度;生产周期短,生产设备简单,生产能耗少,规模生产可降低成本;形成自锐性,提高磨具锋利性;被加工工件的表面光洁度高,适用于镜面磨削;其缺点是寿命短,耐热性差,易老化。 其中最根本原因是:树脂结合剂胎体对金刚石的把持力小。为了提升树脂结合剂磨具的寿命,通常采用两种方法进行改进。 一种方法是尝试新型树脂或者对现有树脂进行改性,提高树脂的耐热性;另一种方法是对金刚石进行镀覆,提高树脂对金刚石的把持力。镀覆金刚石在金属结合剂和陶瓷结合剂的磨具中应用的相应研究较多,但镀覆金刚石在树脂结合剂中的研究却鲜有报道。 本文通过采用对无镀层金刚石、镀覆刚玉金刚石和金属镀层金刚石制备的金刚石树脂结合剂磨具性能进行对比分析,研究镀覆种类对两种树脂结合剂磨具的锋利性、耐用性、力学性能以及对树脂结合剂的结构和致密度的影响,获得如下结论:(1)采用聚酰亚胺树脂(PI)作为结合剂,在金刚石、聚酰亚胺(PI)、氧化铬等组分确定的前提下,实验填料的最佳配比为碳化硅微粉30(vol)%,合金粉 4(vol)%,冰晶石4(vol)%,此时,树脂金刚石磨具磨削比最大,达到2.286,具备良好的磨削性能,使用性价比较高。(2)按照最佳填料配方,采用无镀层金刚石、镀覆金属(钛、铜、镍)镀层金刚石和镀覆刚玉镀层金刚石压制两组平行实验试样进行性能对比分析。
结果表明:在其他组分含量保持不变的前提下,对金刚石进行表面镀覆处理可以明显提高磨具的磨削比,提高磨具的磨削效率,并且可以提高试样的抗弯强度、硬度等力学性能。三种金属镀层(钛、铜、镍)中,钛镀层的镀覆效果最好,对树脂磨具的磨削性能和力学性能提升明显,无机物刚玉镀层镀覆效果优于金属镀层。 (3)使用无镀层金刚石的配方试样,聚酰亚胺(PI)树脂结合剂金刚石磨具拥有更好的耐磨性和锋利性;使用含镀层的金刚石配方试样,情况相反。在无水冷磨削条件下,酚醛树脂(PF)树脂结合剂使用镀覆镀层的金刚石对树脂磨具的磨削性能提升幅度更大。 (4)对金刚石进行表面镀覆可以影响到热压后酚醛树脂(PF)结合剂的结构和致密度,并且表面更粗糙的刚玉镀层影响更大。靠近金刚石的酚醛树脂(PF)更为致密,对金刚石形成保护性包裹,远离金刚石的酚醛树脂(PF)更为稀疏。
CBN超硬材料磨用低温陶瓷结合剂的设计实验
CBN 超硬材料磨用低温陶瓷结合剂的设计实验 本实验中要求设计一种适用于超硬磨料的陶瓷结合剂，要求其抗折强度大于60MPa ，膨胀系数小于7×10-6/℃,烧结温度不高于950℃。通过配方设计、高温熔制、制样、烧结温度范围测试直至烧结后测试样品的热膨胀系数、抗折强度测试等等。了解设计一种新的超硬磨料陶瓷结合剂需要考虑的多方面的影响因素，从而提高分析问题、解决问题的能力。 实验目的：设计一种低温高强度的CBN 砂轮陶瓷结合剂。 实验流程如下：玻璃组成的设计与配合料的制备→玻璃料的熔制→试样的制备→压制成型→烧结温度范围的测定→烧结→试样相关性能测试（热膨胀系数、抗折强度） 一、玻璃组成的设计与配合料的制备 配料是根据设计的玻璃成分和选择的原料的化学组成来计算的。为得到指定性能的玻璃，玻璃的熔制需要反复实验多次，并多次修改玻璃成分，以达到合乎要求的玻璃性能。因此要根据实验结果反复改变配方，及时调整原来组成及其质量配比。 设计配方时，应注意原料中所含水分的变动，要确切地掌握原料的化学成分，然后按所要求的玻璃成分，并根据各种原料的化学成分计算配方。同时根据试验中相关性能测试所用试样的质量及实验过程中的损耗量，确定原料的总用量。 根据现有实验条件，运用相关专业知识，查阅大量相关文献，并理论计算相关性能的契合度，设计配方如下： 确定玻璃的类型为硼酸盐玻璃体系。 （A ）相关计算 1、 膨胀系数（干福熹法计算）《玻璃工艺学》 计算得Ψ= -0.72595 <4，又SiO 2含量为 48.21%，则α（B2O3）=12.4*(4-Ψ)= 8.0172*10-7 α（SiO2）=35+0.5*(67-a)=44.44*10-7 整体膨胀系数计算公式为 2、 熔制温度《无机材料专业实验指导书》 τ=( SiO2+ A1203)/（Na20+ K20+0.5 B203）=4.00827 表1 不同τ对应的熔制温度 查表知熔制温度约为1320C 3、 抗折强度 抗折强度指模局在受到弯曲应力作用时不发生破裂的极限能力。大约相当于抗拉强度的3-3.5倍。 玻璃的化学组成对其强度的贡献符合加法法则。 抗拉强度为71.2835MPa ，则抗张强度213.8505-249.4923 MPa 4、 耐火度 SiO2 A1203 B203 K20 Na20 Li20 CaO MgO 整体 摩尔质量 60.1 102 69.6 94.2 62 29.8 56.1 40.3 质量百分数% 48.21 19.63 13.75 2.45 7.6 2.23 3.56 2.57 100 摩尔组分 80.21631 19.2451 19.75575 2.600849 12.25806 7.483221 6.345811 6.377171 154.2823 摩尔百分数% 51.99321 12.47395 12.80494 1.685773 7.945219 4.850344 4.113118 4.133444 100 膨胀系数（10^-6） 4.444 -4 0.860172 51 40 26 13 6 6.961826 组分膨胀系数（10^-8) 214.2452 -78.52 11.82737 124.95 304 57.98 46.28 15.42 696.1826 温度系数 1 1. 2 1.25 1 1 1 0.5 0.6 0.456895 抗拉强度系（Mpa ） 0.9 0.5 0.65 0.1 0.2 2 0.1 71.2835
高强度泡沫陶瓷制备工艺
【摘 要】：泡沫陶瓷的性能直接影响泡沫陶瓷的使用，本文对国内外改进泡沫陶瓷性能的几种方法作了总结。重点阐述了如何增加有机泡沫陶瓷料浆涂覆量，以及增加挂浆量对泡沫陶瓷性能的影响；另外，也从其它他方面阐述了提高泡沫陶瓷性能的途径，如引入第二相、改进烧结工艺等。 【关键词：泡沫陶瓷，渗硅，二次挂浆，增韧，烧结 引 言 泡沫陶瓷是一种继普通多孔陶瓷和蜂窝多孔陶瓷之后发展起来的第三代多孔陶瓷制品[1,2]。有机泡沫浸渍法被认为是制备泡沫陶瓷最理想的方法，自从1963年获得专利之后有了很大发展[3]，它是把有机泡沫浸入到事先配置好的料浆中，挤出多余料浆，然后烧除有机物并烧结成陶瓷体即得多孔泡沫陶瓷。泡沫陶瓷的制备，应该是在有机泡沫不堵孔的前提下，有机泡沫骨架上粘结的料浆越多越好，这样就能提高所制备的泡沫陶瓷的强度；在料浆中引入第二相则可以提高泡沫陶瓷的韧性，也可以通过改进烧结工艺以提高陶瓷的性能。 对于泡沫陶瓷来说，增加挂浆量和渗硅以及改进烧结工艺都会提高它们的强度。提高挂浆量目前用的比较多的是在陶瓷料浆中加入一些添加剂如粘结剂、流变剂、分散剂和浆料表面活性剂等来增加有机泡沫对料浆的粘附；也可以通过一定的表面活化剂来活化有机泡沫表面[4]（国内比较少），降低其表面能，从而增加有机泡沫粘附的料浆量；也可以通过在泡沫陶瓷中渗入其它的物质以填补有机泡沫孔筋经过高温烧结而挥发后留下的孔洞。本文将介绍国内外几种改进泡沫陶瓷性能的工艺方法。 1 二次挂浆离心甩浆工艺 陶瓷材料的离心注浆成形工艺首先由美国加州大学Santa Barbara分校的F. F. Lange教授提出，瑞士苏黎世高等工业学院、美国普度大学以及日本名古屋工业技术试验所和名古屋工学院等单位相继开展了研究[5]，我国研究的相对较少。二次离心挂浆就是在一次挂浆的基础上，再次进行挂浆，通过离心机的离心作用把多余的料浆甩出去，以防止堵孔，再进行烧结。从而增加挂浆量，以此来提高泡沫陶瓷的性能。 二次挂浆离心甩浆工艺中的挂浆工艺主要有两种，一种是浸浆离心甩浆法，另一种是喷浆离心甩浆法。 1.1浸浆离心甩浆法 浸浆离心甩浆法是先经过一次挂浆，经过晾干、烘干、和烧结之后，然后再把制备出来的泡沫陶瓷浸入料浆里面，瑞士和斯洛伐克的科学家通过减小第二次料浆的浓度来降低堵孔的机率[6]；上海硅酸盐研究所则通过增加第二次料浆的粘度来增加挂浆量[7]，进行第二次挂浆，把挂浆之后的泡沫陶瓷放入离心机样品篮中，在离心力作用下把多余的料浆甩出来，然后经过晾干、烘干和烧结，制成泡沫陶瓷。也有人是在第一次挂浆之后只将其在室温下晾干后就进行二次挂浆和离心。可以根据挂浆情况的不同而进行多次挂浆和离心甩浆。浸浆法工艺流程如图1所示。 由于有机泡沫的孔筋是三角形的[7]，另外在挤压过程中由于表面张力的变化等等，这些都会导致挂浆不均匀。浆料涂覆的不连续会导致有机泡沫挥发后孔壁表面留下大裂纹。材料在受力时会出现应力集中，导致灾难性的破坏[8]。根据文献[7]中的实验结果表明，经过二次离心挂浆后的有机泡沫孔筋上面的挂浆不但比传统的一次挂浆均匀，而且经过这样挂浆后基本上没有出现堵孔；而孔筋上的涂覆量随着陶瓷料浆粘度的增加而有明显的增加，并且通过二次离心挂浆制得的泡沫陶瓷比辊压法制得的泡沫陶瓷的强度提高了一倍左右。 1.2喷浆离心甩浆法 喷浆离心甩浆法流程大致和浸浆法相同。其过程也是一次挂浆后经过晾干、烘干之后（有的经过烧结），使用喷枪把调的比较稀的陶瓷料浆喷射到经过一次挂浆的泡沫陶瓷上面，再经过离心机的离心作用甩出多余的料浆，接着经过晾干、烘干，最后通过烧结制备成泡沫陶瓷。 从上面可以看出，无论是浸浆法还是喷浆法的二次挂浆，都是通过离心机的离心作用把多余的浆料甩出去，这是因为经过一次挂浆之后的坯体不再具有原来有机泡沫的弹性，不可能再经过手挤压和辊压除去多余料浆；另外，离心机除去多余的料浆后，制品上面所涂覆的料浆很均匀，并且堵孔率也极大的减小。 通过二次挂浆制得的泡沫陶瓷抗压强度有所提高 高强度泡沫陶瓷制备工艺 翟钢军1， 任凤章1， 马战红1，李锋军2 (1河南科技大学材料科学与工程学院， 洛阳 471003； 2中国一拖集团有限公司， 洛阳 471004) 收稿日期:2008-3-10 项目来源: 河南科技大学重大科技前期预研专项 (2004ZD004); 河南省科技攻关项目(0424290064); 清华大学 博士后流动站中国一拖集团博士后工作站项目(2004-01) 作者简介: 翟钢军(1982-)，男，硕士研究生。主要从 事泡沫陶瓷过滤器制备方面的研究。 E-mail:zhgj010@https://www.360docs.net/doc/229024906.html, 文章编号：1001-9642（2008）06-0048-04
10第七章 陶瓷精加工
第七章陶瓷精加工 内容提要: 1、先进陶瓷精加工机理； 2、各种陶瓷精加工方法，如磨削加工、切割和打孔，以及精加工设备; 重点掌握陶瓷制品的磨削加工工艺及设备，了解切割、打孔工艺及其设备和激光与镭射加工、线切割加工等当今先进加工技术。 主要外语词汇： hone 珩磨，珩磨机； lap 研磨 microfinishing 精密磨削 abrasive 研磨料 polish 抛光 grinding 磨削，研磨 第一节 陶瓷精加工机理 加工的定义：将一定的能量供给具有某些性能的材料，使形状、尺寸、表面光洁度、物性等达到一定要求的过程。 1.1 陶瓷材料的结构性能特点 陶瓷材料属于多相多晶体，由离子键或混合键（离子-共价键）结合而成，质地硬而脆，属于硬脆材料，难于机械加工和保持加工精度。 1.2 陶瓷材料的加工机理 陶瓷作为硬脆材料，其精加工是以加工点部位的材料微观变形或去除作用的积累方式进行的。 图5.1为加工量造成变形断裂的原因示意图。 从图中可以看出，当一次加工量达到10um时，陶瓷材料出现裂纹，这种裂纹现象被称之为“脆性断裂”。
第二节陶瓷精加工方法种类 陶瓷的精加工方法，依制品性能要求的不同、工艺不同有很多的方法。 一般还是以机械加工为主。 1、陶瓷的精加工依加工能量方式的不同，可归纳如下： 2、陶瓷的冷加工还可分为： 一般加工（丝级精度）；精密加工（微米级加工）；超精密加工（亚微米级至纳米级精度）。 超精密加工，因加工量极小，被加工陶瓷表面的晶体结构仍具有完整性。 陶瓷的机械加工主要是研磨和抛光，个别陶瓷（如六方氮化硼陶瓷）在一般精度和精密加工范围内，也可以用类似于金属加工的车、铣、刨加工等。 3、超精密精加工工艺示意图
CBN研磨盘用陶瓷结合剂的研究
2009年2月 第1期 总第169期 金刚石与磨料磨具工程 D iamond&Abrasives Engineering Feb.2009 No.1 Serial.169 文章编号:1006-852X(2009)01-0075-04 C BN研磨盘用陶瓷结合剂的研究3 侯永改1 彭 进1 乔桂英2 丁春生3 邹文俊1 廖 波2 (1.河南工业大学材料科学与工程学院,河南郑州450007) (2.燕山大学材料科学与工程学院,河北秦皇岛066004) (3.郑州磨料磨具磨削研究所,郑州450013) 摘 要 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67.5MPa。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(SE M)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。 关键词 CBN研磨盘;陶瓷结合剂;强度 中图分类号 TG74 文献标识码 A Study on v itr i f i ed bond for CBN face gr i n d i n g wheel Hou Y ongga i1 Peng J i ng1 Q i ao Gui yi ng2 D i ng Chunsheng3 Zou W enj un1 L i ao Bo1 (1.College of M a teria ls S cience and Eng ineering,Henan U n iversity of Technology, Zhengzhou450007,Ch ina) (2.College of M a teria ls S cience and Eng ineering,Yanshan U n iversity, Q inhuangdao066004,Ch ina) (3.Zhengzhou R esea rch Institu te for A brasives and Grind ing,Zhengzhou450013,Ch ina) Abstract Pr operties of three different kinds of l ow2te mperature vitrified bonds were studied.It was found that vitrified bond V2,of which refract ory was775℃,fluidity was110%～130%,ther mal expansi on was 5.79×10-6℃-1,had good colligati on p r operties.TG and TG A analysis results showed that no crystals were observed in bond in the testing te mperature.The flexural strength of CBN t ools made with vitrified bond V2 were67.5MPa when sintered under te mperature800℃.V itrified bond CBN t ools were tested and showed good shar pness,l ong life and no need of dressing during the machining.The gr ound surface of vitrified bond CBN t ool was investigated by means of scanning electr on m icr oscope(SE M),and it was f ound that CBN grits were bonded fir m ly by vitrified bond and with unif or m m icr ostructure. Keywords CBN face grinding wheel;vitrified bond;strength 3河南省重点科技攻关项目072102230005
低温烧成陶瓷结合剂磨具的优点
低温烧成陶瓷结合剂磨具的优点 导读：陶瓷结合剂磨具具有强度较高，耐热性能好，切削锋利，磨削效率高，磨削过程中不易发热和堵塞，热膨胀量小，易控制加工精度，且容易修整等特点…… 陶瓷结合剂磨具具有强度较高，耐热性能好，切削锋利，磨削效率高，磨削过程中不易发热和堵塞，热膨胀量小，易控制加工精度，且容易修整等特点。 陶瓷结合剂磨具一般用于粗磨、半精磨、精磨及某些产品的抛光，接触面积较大的成型磨削，超硬磨料烧结体的磨削等。陶瓷结合剂磨具广泛应用于机械制造行业，许多重要的机器零件都要进行磨加工。如喷汽发动机，水压汽轮机，一般用螺旋浆，轴承部件等。在这些零件的加工中陶瓷结合剂磨具都发挥了很好的作用。 陶瓷磨具产量比较大，从过去到现在，陶瓷磨具在磨具总的构成中一直占主要地位，尽管随着结合剂材料种类的不断发展和磨具种类的扩大，陶瓷磨具产量在磨具总产量中呈下降趋势，但仍占有较大比例。因此，有必要对陶瓷结合剂磨具进行进一步的研究，比如降低烧成温度以节约能源，改善磨具的结构与性能等。 一．低温烧成陶瓷结合剂磨具的优势 1．低温烧成含义 就这个问题我从多方面进行了查找,没有一个确定的答案,下面有几个方面的例子: 通过配方调整使工业硬瓷的烧成温度从1400℃降低到1300℃是低温烧成；日用有骨质瓷外观的陶瓷的烧成温度从约1200℃降低到1050～1080℃是低温烧成；工艺陶瓷烧成温度已经达到850～900℃的低温；低温烧成、低膨胀性陶瓷釉料可在700～1000℃的低温范围烧成，并具有低的膨胀系数（热膨胀系数α≤6.0×10－6／℃）。 所以一般说来，凡烧成温度有较大幅度降低（60~100℃）且产品性能与通常烧成产品性能相近的烧成方法可称为低温烧成。 对我们陶瓷磨具来说烧成温度从约1250℃降低到1150℃、1050℃也是低温烧成，但人们习惯上把烧成温度在1000℃以上称为高温烧成，在1000℃以下称为低温烧成。
泡沫陶瓷的制备
泡沫陶瓷的制备 1、文献综述 1.1泡沫陶瓷的研究现状 中国在20世纪80年代初开展泡沫陶瓷研究工作，近20年来，先后有十几家科研机构和厂家报道了泡沫陶瓷制品的研究，并取得了一定的成绩。 1985年，哈尔滨工业大学成功研制出用于铸铁、不锈钢过滤的泡沫陶瓷过滤器，填补了我过的空白。山东工业陶瓷研究设计院是国内研究、开发泡沫陶瓷较早的单位，目前开发的产品品种、质量以及生产能力居国内前列，并制定了《泡沫陶瓷过滤板》建材行业标准。 泡沫陶瓷是一种孔隙率高达70～90%，具有三维立体网络骨架结构和贯通气孔新型非金属多孔材料。碳化硅陶瓷具有优良的综合性能和广泛的应用前景，是制备泡沫陶瓷的首选材料之一。碳化硅材料是共价键极强的化合物，具有良好的高温性能、蠕变性能、耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性、抗热震性，与氧化物陶瓷相比，它有好的热导率和抗热震性。采用碳化硅制备泡沫陶瓷，可使SiC泡沫陶瓷具有优良的耐高温、耐磨损和抗腐蚀等性能，可应用于航空、电子、医用材料及生物化学等领域。 目前我国用于有色金属熔体即铝铜合金熔体过滤的泡沫陶瓷过滤板，其产品质量可与国外媲美，但是目前还未形成生产规模，尚处于开发阶段。为了得到性能优异的泡沫陶瓷，制备工艺在不断的改进，最为可行的是有机泡沫浸渍法。上海硅酸盐研究所用有机泡沫浸渍法来制备SiC泡沫陶瓷，收到了良好的效果。 到了20世纪70年代，一些发达国家在此种材料上的开发和使用上得到了长足的发展。1963年发明了制造高气孔率多孔陶瓷的有机浸渍法，使多孔陶瓷的制备又迈上了一个新的起点。从此，欧美国家就积极开展该工艺的研究，并研制出可过滤大多数有色金属和合金铸件的多种材质的泡沫陶瓷过滤器，这些国家已有先进的成型、烧成设备和完善的生产工艺制度，可实现大规模连续化生产。 2、实验 2.1实验原料与设备 2.1.1化学仪器 烧杯、玻璃棒、量筒、电子天平、干燥箱、高温电炉、研钵、水浴坩埚 2.1.2试验药品及材料 前驱体(如聚氨基甲酸乙酯)、工业氧化铝、高岭土、滑石粉、氢氧化钠以及制备浆料所需材料等。 2.2实验过程 本实验采用有机前驱体浸渍法，有机前驱体浸渍法是指将处理好的有机前驱体(通常采用聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料)浸入预先准备好的陶瓷浆料中，使浆料充分浸润有机前驱体，然后采用揉搓、滚压等方法将多余浆料排除，并反复多次，以使浆料均匀附着在前驱体网状结构的网丝上，经过干燥然后烧成。
先进制造技术答案完整版
先进制造技术复习题 一、填空题 1．先进制造技术包含主体技术群、支撑技术群和制造技术环境三个技术群。2．制造系统是由制造过程及其所涉及硬件、软件和人员组成的一个有机整体。 3．系统的可靠性预测要根据系统的组成形式分别按串联系统，并联系统 和混联系统可靠度进行计算。 4．根据产品的信息来源，反求工程可分为实物反求，软件反求和影像反求。5．先进制造工艺技术的特点除了保证优质、高效、低耗外，还应包括清洁 和灵活生产。 6．微细加工中的三束加工是指电子束，离子束，激光束。7．超精密机床的关键部件包括：主轴，导轨，床身，其中机床的床身多采用天然花岗石制造。 8. 绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响 和资源效率的现代制造模式。 9.及时制生产追求的目标为零缺点，零库存，零整备时间，零前置时间。最终目标是排除一切可能浪费。 10．扫描隧道显微镜的两种工作模式为恒（直）电流工作模式，恒高度工作模式。 11.超高速机床主轴的结构常采用交流伺服电动机内置式集成结构，这种主轴通常被称 为空气轴承主轴。 12.快速原型制造常用的工艺方法光固化成形，叠层实体制造， 选择性激光烧结，熔融沉积制造。
13.精益生产的体系结构中三大支柱是GIT及时生产制，GT成组技术和 T QC全面质量管理 14.敏捷制造的基本思想就是在“竞争—合同—协同”机制下，实现对市场需求作出快速反应的一种生产制造新模式。 15.虚拟制造技术是以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支持，在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能使人体会或感受到未来产品的性能或者制造系统的状态，从而可以作出前瞻性的决策与优化实施方案。 16.并行工程的特征为并行特性，整体特性，协同特性，约束特性。 17.大规模集成电路的微细制作方法有外延生长，氧化，光刻，选择扩散，真空镀膜。 18.优化设计的两个前提条件以数学规划为理论基础，以计算机为基础。 19.常用的看板有生产看板，运送看板两种。 20.快速原型制造技术的熔丝沉积成形法通常采用的原材料是热塑性材料。 21.精密与超精密加工有色金属时，常用的刀具材料为金刚石。 22.FMS的机床配置形式通常有柔性制造单元，柔性制造系统和柔性制造生产线。 23.超精密机床导轨的主要形式有：立式，滚珠丝杠式和 R-θ式 24.制造业的生产方式沿着“手动→机械化→ 单机自动化→ 刚性流水自动化→ 柔性自动化→ 智能自动化”的方向发展。 25.与传统制造技术比较，先进制造技术具有的特征是：集成化，柔性化，网络化，虚拟化和智能化。 26.从时间维的角度划分，产品设计的四个阶段分别为：产品规划，方案设计，技术设计，施工设计。 27.优化设计的三要素是：目标函数，设计变量，约束条件。
金刚石磨具低温结合剂的研究
金刚石磨具低温结合剂的研究 本文通过熔制玻璃料，研究了化学成份对陶瓷结合剂专用玻璃料的影响。并对结合剂的热膨胀系数、耐火度、高温润湿性等进行测定，利用XRD、SEM等分析方法，对金刚石磨具低温陶瓷结合剂进行了研究。 1．通过研究Na2O—B2O3— SiO2、Li2O—B2O3— SiO2、K2O—B2O3— SiO2三种体系的预熔玻璃料，结果表明Na2O— B2O3—SiO2预熔玻璃料耐火度为630℃～650℃，抗折强度为55.4MPa，具有适宜的膨胀系数和润湿性，是低温陶瓷结合剂优良的基础玻璃料。 2．通过研究基础玻璃料中分别加入PbO、CuO、 Al2O3等氧化物对结合剂性能的影响，发现在烧结温度下，加入适量，结合剂的湿润角从58°降到38°，流动性由130％提高到150％～160％，抗折强度明显提高。 但PbO的加入会增大结合剂的线膨胀系数，PbO的加入量控制在3％～4％内，改善了结合剂的综合性能。 3．通过研究基础玻璃料中分别添加HZ812合金、Cu、Al等金属粉末对结合剂性能的影响。 实验表明，结合剂中加入HZ812合金8％～10％，结合剂的抗折强度由 55.4MPa提高到约67MPa，冲击强度由2KJ／m2提高到4KJ／ m2。 4．综合结果表明，低温陶瓷结合剂的组成是：以 Na2O—B2O3—SiO2系为基础玻璃料，同时添加3％～4％的PbO和8％～10％的HZ812合金粉。
陶瓷结合剂金刚石磨具的研究与应用
陶瓷结合剂金刚石磨具的研究与应用 陶瓷结合剂金刚石磨具具有磨削精度高、磨削效率高、磨削温度低、使用寿命长、耐酸碱、耐腐蚀、自锐性好等特点,在现代材料加工特别是硬脆材料加工领域应用广泛。本文主要针对陶瓷结合剂金刚石磨具制备过程中的低温陶瓷结合剂的制备,金刚石磨料的表面改性,润湿剂的选用,烧结工艺和磨削应用等方面进行了研究,并取得了一定的成效。 其主要的研究工作及实验结果概括如下：1)自制HO结合剂,其熔点约为650℃,烧结范围较宽；陶瓷结合剂金刚石磨具的烧成温度在735℃时抗折强度达到最大为90.08MPa；确定了HO陶瓷结合剂金刚石磨具的升降温烧结工艺；HO 陶瓷结合剂金刚石磨具烧成后为产生微晶相锂辉石(LiAlSi2O6),提高磨具强度。 2)对金刚石表面进行镀钛、镀镍和镀铜处理,在与陶瓷磨具同样的温度工艺处理后,冷压自由烧结,表面金属镀层在含氧气氛中会发生化学反应,导致镀层疏松、脱落,并且会使金刚石表面与结合剂的结合处产生缝隙,最终导致陶瓷磨具的强度下降。 3)使用乙醇为溶剂的树脂液作为润湿剂并且其加入量为4wt%时,成型料的 成型性最好,生坯强度可达到5.93MPa,磨具强度最高可达到91.28MPa。4)金刚石粒度为140/170目的陶瓷结合剂金刚石磨具磨削牌号为YG8的硬质合金后粗糙度为0.5μm～0.9金刚石粒度270/325目的陶瓷磨具磨削后粗糙度为0.1μm～0.3μm,并且磨削效率较高,但表面光洁度相对于同粒度树脂砂轮较差。 磨削PCD材料时,自制每片磨具可磨削1304型PCD1233片,且磨削效率高。使用HO低温陶瓷结合剂生产的金刚石磨具,相比国内同类产品,在耐磨性、锋利度以及所磨削的工件质量方面,具有一定优势。
泡沫陶瓷的制备方法及研究进展
泡沫陶瓷的制备方法及研究进展 宁静 （青岛博梵拓达新材料有限公司，青岛266019） 摘要本文综述了泡沫陶瓷材料的制备工艺及其研究进展，并着重叙述了目前规模化生产泡沫陶瓷最为广泛采用的有机泡沫浸渍工艺。 关键词：泡沫陶瓷，有机泡沫浸渍法，浆料，工艺 Preparation Technology and Research on Development of Ceramic Foam Ning Jing (Qingdao Boffin-Toda Advanced Ceramics Co., Ltd., Qingdao 266019) Abstract This article reviews preparation technology and research on development of ceramic foam,with emphasis on the polymeric sponge replication method which has been widely used in large-scale production. Key words Ceramic Foams;Polymeric Sponge Replication Method;Slurry; Preparation Technology 作者简介：宁静，男，1984,06，汉，主要负责泡沫陶瓷材料的研发、生产及工艺控制。 前言 泡沫陶瓷被广泛应用在冶金、环保、化工等行业，如熔融金属过滤器、催化剂载体等，这些应用是因为它具有独特的三维网状结构并且存在许多气孔，这些互相贯通的气孔使得这类陶瓷容重低、导热慢并且比表面积相对较大，同时在高温下保持化学稳定性。近年来，国家对环境保护极其重视，相关环保法律、法规日趋严格，泡沫陶瓷在该领域的应用再次得到关注。 最早在20世纪70年代，用于铝合金过滤和铁及其合金的泡沫陶瓷先后成功的被美国联合铝业公司（Consolidated Aluminum）的Mollard FR和Davison N研制出来[1,2]。而后，英国、日本、德国等国家也开始研究，我国也在20世纪80年代积极加入到泡沫陶瓷研究的行列中。经过近30年的发展，国内生产泡沫陶瓷的厂家越来越多，制造装备水平有了长足发展，但产品质量良莠不齐，与国外生产厂家标准化、系列化的产品相比，不论外观质量还是产品性能等还有较大提升空间，表1列举了国外泡沫陶瓷生产商及主要产品的应用范围。 通常多孔陶瓷被分为微孔陶瓷、介孔陶瓷和宏孔陶瓷，这一分类方法是由IUPAC（国际理论和应用化学联合会）根据孔径大小区分的，泡沫陶瓷则属于该分类下的宏孔陶瓷材料。