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复合助熔剂对LAS微晶玻璃金刚石复合材料性能的影响

2020-12-11阅读(275)

复合助熔剂对LAS微晶玻璃金刚石复合材料性能的影响

论文摘要

金刚石复合材料用途广泛,本实验通过引入助熔剂对Li2O-Al2O3-4SiO2微晶玻璃进行优化研究,并以该微晶玻璃为结合剂开发一种新型金刚石复合材料。实验利用差热分析（DTA）、x-射线衍射分析（XRD）、高倍扫描电镜（SEM）、热膨胀系数测试仪、万能强度测试仪等分析手段研究了所用助熔剂B2O3、Na3AlF6、Na2O的单一组份,双组分复合,三组分复合和烧结制度对微晶玻璃结合剂的耐火度,热力学温度特性、热膨胀系数、析晶性能、显微结构以及对金刚石复合材料抗弯强度影响。研究结果表明:1)在所选择的原始微晶玻璃配方中引入单一助熔剂时,Na3AlF6的助熔效果最强,但通过引入单一的助熔剂很难实现微晶玻璃金刚石复合材料在低800℃烧结后具有高强度的目标;单一助熔剂引入量太少则耐火度不能显著降低,难以实现800℃以下烧熔烧结,加入量太多则严重破坏玻璃网络结构阻碍β-锂辉石析晶使微晶玻璃的优越性能丧失。2)在双组分复合助熔剂中,B2O3-Na3AlF6的综合效果比B2O3-Na2O显著;在15%的双组分复合助熔剂B2O3-Na3AlF6中B2O3的比例超过9%时体系中会析出大体积高膨胀的AlSi6.84BO18晶相,Na3AlF6的比例大于6%时会破坏玻璃的稳定性而引起析晶失控;适量的Na3AlF6在高温熔融时分解生成的F-可与加入的MgO发生化学反应析出具有四方结构的MgF2,它可作为β-锂辉石微晶析出的晶核剂,促进具有相同结构β-锂辉石析晶而抑制六方晶系的β-石英析出。3)在三组分复合助熔剂中,Na2O的比例达到6%时,微晶玻璃体系的主晶相为高膨胀的钠霞石。结合剂中微晶体性能、尺寸和形状的不均一性是导致低强度的关键因素;复合助熔剂有混合效应,可以在降低熔融温度和晶化温度的前提下极大的减少其对原始玻璃析晶性能的影响。4)晶化温度对微晶玻璃结合剂性能的影响主要是通过控制析出微晶的晶型,尺寸和数量来实现的;升高结晶处理温度可提高体系结晶度和强度,降低体系热膨胀系数,同时促进细小的颗粒状的β-锂辉石向着纤维状转变。最后确定在基础玻璃组成中引入三组分复合助熔剂的最佳量为15%,B2O3/Na3AlF6/Na2O的最佳值为6%/6%/3%,该结合剂与金刚石磨料有良好的润湿性和热匹配性能,在630℃核化处理120min、7600℃晶化处理120min后结合剂热膨胀系数为3.08 10-6/℃,同样条件下烧结的微晶玻璃金刚石复合材料强度为81.3Mpa,该强度满足金刚石复合材料高速磨削的要求。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 金刚石复合材料的结构
  • 1.1.1 金刚石
  • 1.1.2 气孔
  • 1.1.3 结合剂
  • 1.2 金刚石复合材料常用的结合剂种类及特点
  • 1.2.1 树脂结合剂
  • 1.2.2 金属结合剂
  • 1.2.3 陶瓷结合剂
  • 1.3 陶瓷结合剂的发展历程,
  • 1.3.1 传统陶瓷结合剂
  • 1.3.2 普通玻璃结合剂
  • 1.3.3 微晶玻璃结合剂
  • 1.4 微晶玻璃
  • 1.4.1 微晶玻璃简介
  • 1.4.2 微晶玻璃的分类
  • 1.4.3 微晶玻璃的形成
  • 1.4.4 微晶玻璃的制备工艺
  • 1.4.5 微晶玻璃结合剂的国内外研究现状
  • 1.5 课题研究目的和意义
  • 第二章 实验过程
  • 2.1 实验的理论基础
  • 2.2 实验内容
  • 2.2.1 基础玻璃组成的确定
  • 2.2.2 实验过程
  • 2.3 样品性能测试
  • 2.3.1 微晶玻璃结合剂耐火度测试
  • 2.3.2 微晶玻璃结合剂热膨胀系数测试
  • 2.3.3 微晶玻璃结合剂热学特性测试
  • 2.3.4 微晶玻璃结合剂析晶性能测试
  • 2.3.5 微晶玻璃金刚石复合材料腐蚀前后抗弯强度测试
  • 2.3.6 微晶玻璃结合剂及其金刚石复合材料显微结构测试
  • 第三章 单组份助熔剂对微晶玻璃结合剂性能的影响
  • 3.1 单一助溶剂对微晶玻璃结合剂耐火度的影响
  • 3.2 单一助熔剂对微晶玻璃金刚石复合材料抗弯强度的影响
  • 3.3 单一助熔剂对微晶玻璃金刚石复合材料显微结构的影响
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 双组份复合助熔剂对微晶玻璃结合剂性能的影响
  • 4.1 双组分复合助熔剂的优化选择
  • 4.1.1 双组分复合助熔剂添加量对微晶玻璃结合剂耐火度的影响
  • 4.1.2 双组分复合助熔剂对微晶玻璃金刚石复合材料强度的影响
  • 203/NA3AlF6对微晶玻璃结合剂性能的影响'>4.2 双组分复合助熔剂中B203/NA3AlF6对微晶玻璃结合剂性能的影响
  • 203/Na3AlF6对微晶玻璃结合剂耐火度的影响'>4.2.1 B203/Na3AlF6对微晶玻璃结合剂耐火度的影响
  • 203/Na3AlF6对微晶玻璃结合剂玻化效果的影响'>4.2.2 B203/Na3AlF6对微晶玻璃结合剂玻化效果的影响
  • 203/Na3AlF6对微晶玻璃结合剂特征温度的影响'>4.2.3 B203/Na3AlF6对微晶玻璃结合剂特征温度的影响
  • 203/Na3AlF6对微晶玻璃结合剂析晶性能的影响'>4.2.4 B203/Na3AlF6对微晶玻璃结合剂析晶性能的影响
  • 203/ Na3AlF6对微晶玻璃结合剂显微结构的影响'>4.2.5 B203/ Na3AlF6对微晶玻璃结合剂显微结构的影响
  • 203/ Na3AlF6对微晶玻璃金刚石复合材料强度的影响'>4.2.6 B203/ Na3AlF6对微晶玻璃金刚石复合材料强度的影响
  • 4.3 本章小结
  • 第五章 三组分复合助熔剂微晶玻璃结合剂性能研究
  • 20 对微晶玻璃金刚石复合材料性能的影响'>5.1 NA20 对微晶玻璃金刚石复合材料性能的影响
  • 20 对微晶玻璃结合剂耐火度的影响'>5.1.1 NA20 对微晶玻璃结合剂耐火度的影响
  • 20 对微晶玻璃结合剂析晶性能和显微结构的影响'>5.1.2 NA20 对微晶玻璃结合剂析晶性能和显微结构的影响
  • 20 对微晶玻璃金刚石复合材料抗弯强度的影响'>5.1.3 NA20 对微晶玻璃金刚石复合材料抗弯强度的影响
  • 5.2 晶化温度对微晶玻璃金刚石复合材料性能的影响
  • 5.2.1 晶化温度对微晶玻璃结合剂析晶性能的影响
  • 5.2.2 晶化温度对微晶玻璃结合剂热膨胀系数的影响
  • 5.2.3 晶化温度对微晶玻璃金刚石复合材料强度及耐腐蚀性的影响
  • 5.2.4 晶化温度对微晶玻璃结合剂及金刚石复合材料显微结构的影响
  • 5.3 本章小结
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 发表论文和参加科研情况说明
  • 致谢

    • 相关论文文献

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