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强电磁下陶瓷结合剂CBN复合材料的性能研究

强电磁下陶瓷结合剂CBN复合材料的性能研究

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作者：刘世轩东北大学

学位级别：硕士

陶瓷结合剂CBN砂轮以其优异的磨削特性,在磨削领域的应用愈加广泛。本文在系统地分析研究了添加剂对陶瓷结合剂CBN复合样条性能的影响基础上,研究了添加剂Li2O、K2O和ZnO对陶瓷材料性能的影响。探究使用了强电磁处理技术,分析其对陶瓷CB... 详细信息

陶瓷结合剂CBN砂轮以其优异的磨削特性,在磨削领域的应用愈加广泛。本文在系统地分析研究了添加剂对陶瓷结合剂CBN复合样条性能的影响基础上,研究了添加剂Li2O、K2O和ZnO对陶瓷材料性能的影响。探究使用了强电磁处理技术,分析其对陶瓷CBN复合材料的能的影响。此外,本文还通过溶胶-凝胶法涂覆SiO2,研究了 CBN磨料进行表面处理对磨粒与陶瓷结合剂结合性能的影响。研究表明:添加碱金属氧化物Li2O和K2O对降低耐火度的作用较强,抗弯强度随其含量增大,先升高后有所降低。当摩尔数量达到(Li2O+Na2O)/(B2O3+Al2O3)=1.144 或者(K2O+Na2O)/(B2O3+Al2O3)= 1.004 时,抗弯强度分别达到 52 MPa和41 MPa;ZnO对陶瓷耐火度影响不明显,对流动性的影响较大,强度略有降低,这对于陶瓷复合材料的力学性能是不利的。本文通过对比普通烧结和强电磁烧结,发现二者在耐火度、流动性、抗弯强度等方面有一定影响。通过XRD分析,发现二者物相成分一致,包括Si02、C4H 6Al6Na8O28Si6、Na2Al2B2O7、Na8Al4Si4O18等,但是晶粒尺寸、微观应变、结晶度和微观结构方面有所变化。晶粒尺寸和微观应变有减小的趋势,尤其是C4H6A16N a8O28Si6和Na2Al2B2O7由拉应变转变为压应变,与之对应的是晶粒尺寸也大幅度减小。强电磁烧结结晶度高于普通烧结,气孔数量有所增多。本文探究了溶胶-凝胶的参数优化,TEOS:NH4OH在1:0.17～0.25左右,pH值在9～10左右,EtOH加入量适中,温度保持在60℃左右,形成胶体的时间约为24 h左右,胶体透明无沉淀,陈化后无开裂,效果较好。经过Si02涂覆后的CB N磨料和结合剂更容易结合,高温润湿性提高。

关键词：强电磁烧结陶瓷结合剂 CBN磨料复合材料表面处理

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强电磁下陶瓷结合剂CBN复合材料及砂轮制备技术研究

强电磁下陶瓷结合剂CBN复合材料及砂轮制备技术研究

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作者：徐茂强东北大学

学位级别：硕士

当今社会,随着加工技术的不断进步,对加工精度、加工效率、加工质量的要求也不断提高,陶瓷结合剂CBN砂轮凭借着其优异的性能,成为了砂轮未来发展新的趋势。本文以提高CBN砂轮用的能陶瓷结合剂强度为目的,探索研究了不同陶瓷结合剂配方... 详细信息

当今社会,随着加工技术的不断进步,对加工精度、加工效率、加工质量的要求也不断提高,陶瓷结合剂CBN砂轮凭借着其优异的性能,成为了砂轮未来发展新的趋势。本文以提高CBN砂轮用的能陶瓷结合剂强度为目的,探索研究了不同陶瓷结合剂配方对陶瓷结合剂性能的影响;镀钛CBN磨料的作用;创造性的引入强电磁烧结技术,探索研究强电磁烧结对陶瓷结合剂CBN复合材料性能的影响;最后制备出砂轮进行磨削实验。本文主要的研究工作和研究结果如下:(1)首先对陶瓷结合剂配方进行了的研究。研究不同质量分数的Si02对陶瓷结合剂性能的影响。Si02含量为60%时,陶瓷结合剂抗弯强度较高为64MPa,耐火度较低为640℃、流动性较好,结合剂与CBN磨粒结合程度较好;当的含量为2%时,耐火度为630℃,流动性较好,CBN样条抗弯强度为54MPa;通过XRD分析,Ti02的加入有助于晶体的析出;通过SEM分析,此时陶瓷结合剂与CBN磨粒结合的最好,气孔很小分布均匀。(2)研究镀钛CBN磨料对样条性能影响。镀钛CBN复合样条的力学性能降低,最适合的烧结温度降低;同一温度下,与普通磨料做相比,钛镀层对CBN磨粒有保护作用;镀钛层中的钛元素不仅存在于CBN磨粒表面,还会向玻璃相中去扩散,有助于磨料与陶瓷结合剂更好的结合;从烧结后样条的形貌、抗弯强度以及物相分析等方面看出,镀钛CBN样条更适合在真空环境烧结。(3)通过对比普通烧结和强电磁烧结两种烧结方式,发现强电磁烧结后陶瓷结合剂CBN复合材料的力学性能略有降低;通过SEM对微观结构发现,强电磁烧结后陶瓷结合剂与CBN结合程度较好,气孔较小且均匀,陶瓷结合剂玻璃化程度较高,强电磁可以改善微观结构;通过XRD分析发现两者生成的物相成分相同,但是衍射峰变化不同;通过研究发现两种烧结下,晶粒大小变化趋势和微观应变的变化趋势相同。(4)选择上述性能较好的陶瓷结合剂配方去制作砂轮贴片样条并进行砂轮的制备,然后去磨削钛合金材料,用热电偶测温法来测量磨削温度。

关键词：强电磁烧结陶瓷结合剂镀钛CBN磨料 CBN砂轮

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