陶瓷结合剂对金刚石颗粒把持力的研究

论文摘要

把持力是指在金刚石工具中,结合剂阻止金刚石脱落的能力，包括结合剂对金刚石磨粒的物理附着力、机械镶嵌力和化学作用力。在金刚石工具中是否具备合适的把持力是决定金刚石制品质量的关键问题，因此研究结合剂对金刚石的把持力非常重要。目前，专门对金刚石与陶瓷结合剂界面结合把持力研究未见文献报道。由于金刚石颗粒分布在工具内，任何直接的办法都不能对把持力进行有效的检测。金刚石颗粒表面单位面积的把持力的测定目前还没有公开的解决方法。本课题从对含有微晶相的、低融点高强度、硬度适合的陶瓷结合剂的研究和制备入手，通过对陶瓷结合剂对金刚石把持力的理论分析，对影响把持力的因素进行实验验证和陶瓷结合剂对金刚石把持力的计算方法等对陶瓷结合剂对金刚石颗粒的把持力问题进行了深入的研究。研究结果如下：第一、实验所研制的MgO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃陶瓷结合剂具有较低的耐火度、合适的流动性、较低的膨胀系数和较高的强度。第二、通过对结合剂中氧化物的添加、成型密度、金刚石磨料的粒度和金刚石磨料的浓度四个因素对陶瓷结合剂金刚石试样强度实验分析，得出了抗折强度最高的实验方案：A1B3C3D3，即烧结温度控制在790℃到800℃之间，成型密度为2.25g/cm3，金刚石浓度为125%，以Li2O做添加剂，金刚石的粒度为80/100。第三、探讨了两种提高把持力的方法，即提高结合剂的硬度和金刚石表面涂覆氧化铝。第四、研究了金刚石工具把持力的测试方法，试图为金刚石工具把持力无法直接测量的困境提供解决方案，提出基于抗拉强度试验的把持力检测办法。通过对金刚石颗粒受力分析和理想化假设，建立把持力计算的力学模型。通过数学解析得出把持力与磨具抗拉强度的关系的数学模型，实现对金刚石颗粒把持力的定量测试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 金刚石磨料
• 1.1.2 金刚石制品的分类和特性
• 1.1.3 金刚石制品的工业应用
• 1.2 把持力及研究现状
• 1.3 陶瓷结合剂与金刚石界面结合研究
• 1.3.1 界面理论
• 1.3.2 陶瓷结合剂与金刚石界面结合状态研究
• 1.3.3 界面表征和分析方法
• 1.3.4 界面研究意义
• 1.4 研究现状与发展趋势
• 1.4.1 界面理论研究进展
• 1.4.2 金刚石制品用陶瓷结合剂研究现状和发展趋势
• 1.4.3 超硬材料与陶瓷结合剂界面研究进展
• 1.5 课题研究的意义
• 1.6 论文研究内容和关键点
• 第二章 实验
• 2.1 实验方案设计
• 2.1.1 陶瓷结合剂的选择与组成
• 2.1.2 探讨把持力影响因素的实验方案设计
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 陶瓷结合剂的制备
• 2.2.2 陶瓷结合剂金刚石试样的制备
• 2.2.3 试样性能测试
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 陶瓷结合剂对金刚石的把持力理论分析
• 3.2 晶核剂对微晶玻璃结合剂性能的影响
• 3.3 陶瓷结合剂烧结特性分析
• 3.4 陶瓷结合剂与金刚石结合强度研究
• 3.5 提高陶瓷结合剂对金刚石把持力的措施
• 3.5.1 提高结合剂的硬度以提高把持力
• 3.5.2 对金刚石进行表面处理提高把持力
• 3.6 陶瓷结合剂对金刚石颗粒把持力的计算[24]
• 3.6.1 把持力力学模型
• 3.6.2 把持力计算
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历及发表学术论文