立方氮化硼磨具用金属陶瓷复合结合剂研究

论文摘要

本实验通过向Na2O-B2O3-Al2O3-SiO2基础陶瓷结合剂中分别添加金属粉（Cu、Al、Ni）及其合金粉（Cu合金、Al合金、Ni合金）等添加剂,通过机械球磨法制备出金属陶瓷复合结合剂。利用耐火锥法、平面流淌法、热膨胀系数测试仪、三点弯曲强度测试仪、摆锤式冲击强度试验机、阿基米德排水法、扫描电子显微镜和X-射线衍射仪等测试方法和分析设备,系统研究了上述金属或合金粉对基础陶瓷结合剂的耐火度、流动性、热膨胀系数及其磨具的抗弯强度、抗冲击强度、体积密度和气孔率、显微结构组织等性能的影响。同时还研究了不同烧成温度和烧成气氛对金属陶瓷复合结合剂磨具性能的影响。实验结果表明,Cu和Cu合金的加入使陶瓷结合剂的热膨胀系数有所提高; Al的加入能降低结合剂的热膨胀系数。Cu和Cu合金对结合剂的耐火度和流动性有不同程度的影响,Cu的加入对结合剂的耐火度和流动性影响不大,而加入少量的Cu合金却能使结合剂耐火度明显增大、流动性大幅下降; Al和Al合金对结合剂耐火度和流动性的影响趋势相似,随着添加量的增多都能使结合剂的耐火度升高,流动性降低; Ni和Ni合金对结合剂的耐火度的影响规律一致,都是随加入量的增加先减小后增大,而对流动性的影响略有不同。在适当的烧成温度下,Cu、Al和Al合金加入量分别为4wt%、2wt%、6wt%时均能很好的改善磨具试样的微观结构,大幅度提高磨具试样的强度;Cu合金加入量愈多,磨具试样强度愈好;Ni和Ni合金的加入量分别在6wt%、4wt%时也能改善磨具试样的微观结构,提高试样的强度。烧成气氛对磨具性能有一定的影响,添加相同金属或合金的磨具在N2中烧成的强度和微观结构比空气中烧成的差。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 第二章 文献综述
• 2.1 立方氮化硼（CBN）磨料
• 2.2 结合剂的作用与分类
• 2.2.1 结合剂的作用
• 2.2.2 结合剂的分类及特点
• 2.3 陶瓷结合剂
• 2.3.1 陶瓷结合剂的主要性能指标
• 2.3.2 CBN磨具用陶瓷结合剂的特点
• 2.3.3 陶瓷结合剂CBN磨具的特点及应用
• 2.4 金属结合剂
• 2.4.1 金属结合剂的种类及性能
• 2.4.2 金属结合剂磨具的性能与应用
• 2.5 金属陶瓷复合材料
• 2.5.1 金属陶瓷复合材料组成的选择原则
• 2.5.2 金属陶瓷复合材料的增韧机理
• 2.6 课题的提出及研究内容
• 第三章 实验
• 3.1 实验方案设计
• 3.2 实验过程
• 3.2.1 金属陶瓷复合结合剂制备工艺
• 3.2.2 磨具的制备工艺
• 3.3 性能测试及分析
• 3.3.1 结合剂耐火度的测试
• 3.3.2 结合剂流动性能的测试
• 3.3.3 热膨胀系数的测定
• 3.3.4 抗弯强度和抗冲击强度的测定
• 3.3.5 体积密度和气孔率的测定
• 3.3.6 磨具试样断面显微结构分析
• 3.3.7 X-射线衍射分析
• 第四章 实验结果及讨论
• 4.1 含Cu陶瓷复合结合剂及其磨具性能研究
• 4.1.1 Cu粉添加量对陶瓷结合剂耐火度的影响
• 4.1.2 Cu粉添加量对陶瓷结合剂流动性能的影响
• 4.1.3 Cu粉添加量对磨具试样强度的影响
• 4.1.4 Cu粉添加量对陶瓷结合剂热膨胀性的影响
• 4.1.5 烧成温度对含Cu陶瓷磨具试样性能的影响
• 4.1.6 烧成气氛对含Cu陶瓷磨具试样性能的影响
• 4.1.7 小结
• 4.2 含Cu合金陶瓷复合结合剂及其磨具性能研究
• 4.2.1 Cu合金粉添加量对陶瓷结合剂耐火度的影响
• 4.2.2 Cu合金粉添加量对陶瓷结合剂流动性能的影响
• 4.2.3 Cu合金粉添加量对磨具试样强度的影响
• 4.2.4 Cu合金粉添加量对陶瓷结合剂热膨胀性的影响
• 4.2.5 烧成温度对含Cu合金陶瓷磨具试样性能的影响
• 4.2.6 烧成气氛对含Cu合金陶瓷磨具试样性能的影响
• 4.2.7 小结
• 4.3 含Al陶瓷复合结合剂及其磨具性能研究
• 4.3.1 Al粉添加量对陶瓷结合剂耐火度的影响
• 4.3.2 Al粉添加量对陶瓷结合剂流动性的影响
• 4.3.3 Al粉添加量对磨具试样强度的影响
• 4.3.4 Al粉添加量对陶瓷结合剂热膨胀性的影响
• 4.3.5 烧成温度对含Al陶瓷磨具试样性能的影响
• 4.3.6 不同烧成气氛下Al粉对陶瓷磨具试样强度的影响
• 4.3.7 小结
• 4.4 含Al合金陶瓷复合结合剂及其磨具性能研究
• 4.4.1 Al合金粉添加量对陶瓷结合剂耐火度和流动性的影响
• 4.4.2 Al合金粉添加量对磨具试样强度的影响
• 4.4.3 烧成气氛对含Al合金陶瓷磨具试样性能的影响
• 4.4.4 小结
• 4.5 含Ni对陶瓷复合结合剂及其磨具性能研究
• 4.5.1 Ni粉添加量对陶瓷结合剂耐火度和流动性的影响
• 4.5.2 Ni粉添加量对磨具试样强度的影响
• 4.5.3 小结
• 4.6 含Ni合金陶瓷复合结合剂及其磨具性能研究
• 4.6.1 Ni合金粉添加量对陶瓷结合剂耐火度和流动性的影响
• 4.6.2 Ni合金粉添加量对磨具试样强度的影响
• 4.6.3 烧成温度对含Ni合金陶瓷磨具试样性能的影响
• 4.6.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢