CBN超硬磨具材料用低熔点陶瓷结合剂的研究

论文摘要

随着科学技术的发展,新材料不断出现,机械加工范围不断扩大,加工质量要求也不断提高。机械加工新技术向高质量、高精度、高效率、低成本、自动化的方向发展,陶瓷结合剂CBN磨具的应用范围越来越广,用量不断增长。陶瓷结合剂CBN磨具被认为是高速、高效、高精、低磨削成本,低环境污染的高性能磨具。传统的高温型(耐火度1200℃以上)陶瓷结合剂CBN磨具在烧结过程中容易使CBN磨粒遭受侵蚀,使棱角分明的CBN晶粒变成钝圆形,严重降低了CBN磨具的磨削性能。本试验以长石、硼玻璃为主要原料,再加入一些低熔点的碱金属氧化物和碱土金属氧化物,研制出低熔点陶瓷结合剂。试验研究了10种不同化学成分的预熔玻璃料,在烧成温度分别为650℃和700℃时烧结,观察并分析冷却后的玻璃料熔体的流动性及形貌。选出预熔玻璃料中综合条件最好的三组成分原料进行玻璃熔制,得到结合剂粉。结果表明,预熔玻璃料中,SiO2和Al2O3含量的增加,能提高预熔玻璃料的熔制温度；碱金属氧化物R2O和B2O3含量的增加,有明显的助熔效果,能降低预熔玻璃料的熔制温度。结合剂1的熔制温度为1200℃,结合剂2、3的熔制温度为1100℃。添加结合剂1的CBN胎体材料,在烧成温度为700℃、结合剂添加量为15wt%时,试样性能最好,最大抗弯强度能达到93MPa。添加结合剂2的CBN胎体材料,在烧成温度为650℃、结合剂添加量为15wt%时,试样性能相对较好,最大抗弯强度能达到66MPa。添加结合剂3的CBN胎体材料,在烧成温度为650℃、结合剂添加量为10wt%时,试样性能最好,最大抗弯强度能达到81MPa。添加15wt%结合剂1的CBN磨具材料的抗弯强度能达到64MPa。添加10wt%结合剂3的CBN磨具材料的抗弯强度能达到66MPa。试验表明,结合剂1和结合剂3耐火度较低、强度较高,与CBN磨粒具有良好的浸润性,在高温下呈玻璃态,是一种低熔点陶瓷结合剂,可以用于CBN磨具制造。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 超硬材料简介
• 1.1.1 超硬材料的研究概况
• 1.1.2 超硬材料的发展前景
• 1.1.3 超硬材料工具的发展现状
• 1.2 超硬材料磨具
• 1.2.1 超硬材料磨具组成
• 1.2.2 超硬材料磨具的主要性能特征
• 1.3 超硬材料的分类
• 1.3.1 金刚石磨具
• 1.3.2 CBN磨具
• 1.4 CBN磨具的分类及特点
• 1.4.1 金属结合剂的CBN磨具
• 1.4.2 树脂结合剂的CBN磨具
• 1.4.3 陶瓷结合剂的CBN磨具
• 1.5 陶瓷结合剂的CBN磨具
• 1.5.1 陶瓷结合剂CBN磨具的原材料
• 1.5.2 陶瓷结合剂的主要性能
• 1.6 陶瓷结合剂CBN磨具的制造工艺
• 1.6.1 烧结曲线
• 1.6.2 成型方法
• 1.6.3 烧结工艺的确定
• 1.7 国内外的发展现状
• 1.8 本课题的目的及意义
• 第2章 试验方法
• 2.1 试验材料及设备
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验设备
• 2.2 试样的制备
• 2.2.1 结合剂的制备
• 2.2.2 混料
• 2.2.3 压制
• 2.2.4 烧结工艺
• 2.3 试样的性能检测
• 2.3.1 试样抗弯强度的测定
• 2.3.2 试样硬度的检测
• 2.3.3 试样密度和气孔率的检测
• 2.3.4 试样显微组织的观测
• 第3章 试验结果与分析
• 3.1 化学成分对结合剂性能的影响
• 3.1.1 化学成分对预熔玻璃料耐火度的影响
• 3.1.2 化学成分对结合剂热膨胀系数的影响
• 3.1.3 本节小结
• 3.2 结合剂成分和添加量对CBN胎体性能的影响
• 3.2.1 结合剂1添加量对胎体性能的影响
• 3.2.2 结合剂2添加量对胎体性能的影响
• 3.2.3 结合剂3添加量对胎体性能的影响
• 3.2.4 三种结合剂化学成分对试样力学性能的影响
• 3.2.5 本节小结
• 3.3 结合剂化学成分对CBN磨具材料机械性能的影响
• 3.3.1 试样密度和气孔率的分析
• 3.3.2 试样抗弯强度的分析
• 3.3.3 本节小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢