低熔高强陶瓷结合剂超硬磨具的研究

发布时间：2017-04-01 11:00

  本文关键词：低熔高强陶瓷结合剂超硬磨具的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 陶瓷结合剂超硬工具的烧结温度一般较高，且含有助熔作用的碱金属氧化物，这些都对超硬磨料存在着严重的伤害。为解决这一问题，本文主要进行了三个方面的工作：一是研制一种低熔高强的陶瓷结合剂，实现磨具的低温烧成，减少或避免高温对磨料的伤害；二是在磨料表面镀覆一层保护膜，减少或避免结合剂中有害元素的侵蚀；最后是对各种镀层的超硬磨料进行热压烧结，研究不同镀层对磨具强度的影响。 本文选择的陶瓷结合剂以粘土、硼玻璃、铅玻璃和氧化锌为主要原料，，在高温(＞850 ℃)下为纯玻璃态结合剂，对金刚石/立方氮化硼均有良好的浸润性。在烧成温度为850 ℃，等温烧结时间为7 min，砂结比为6.5:3.5的条件下，结合剂的抗折强度为125.7 MPa，是一种低熔高强结合剂。 运用真空微蒸发镀覆法、直接氧化法及溶胶—凝胶法在磨料表面镀覆了Al、Si、Ti、TiO2和Al2O3。采用X射线衍射分析和差热分析手段研究了镀层与磨料之间的界面反应及界面产物及镀层对磨料的作用。结果表明，Al镀层与金刚石无界面产物生成，与cBN生成了AlN；Si镀层与金刚石之间有界面产物SiC生成，与cBN无界面产物生成，与镀钛金刚石之间有界面产物TiSi2生成；各镀层均对磨料存在一定的保护作用。 将不同镀层的磨料按一定砂结比进行热压烧结实验和抗折强度实验后发现除Al镀层金刚石和立方氮化硼磨具的抗折强度有一定程度下降外，其余各镀层均使磨具的抗折强度提高。Al镀层可与结合剂发生反应，还原出单质Pb和B2O，破坏了结合剂的玻璃结构；Al2O3镀层可使磨具的强度提高114.8％。
【关键词】：超硬磨具 低熔高强 陶瓷结合剂 热压烧结 真空微蒸发镀覆
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TG74
【目录】：

• 摘要Ⅰ4-5
• AbstractⅡ5-8
• 绪论8-22
• 1.1 选题背景8-9
• 1.2 陶瓷结合剂的原料9-12
• 1.3 陶瓷结合剂的种类和特征12-13
• 1.4 陶瓷结合剂应具备的条件13-14
• 1.5 陶瓷磨具的制造过程14-17
• 1.6 超硬磨料的表面处理17-21
• 1.6.1 金刚石和cBN表面涂覆的研究现状17-18
• 1.6.2 真空微蒸发镀覆18
• 1.6.3 溶胶-凝胶法18-21
• 1.7 本课题的意义及研究内容21-22
• 第2章 实验过程及方法22-34
• 2.1 结合剂的配制22-23
• 2.2 结合剂配方优化23-26
• 2.2.1 冷压实验24
• 2.2.2 耐火度的测定24-25
• 2.2.3 抗折强度的测定25-26
• 2.3 结合剂性能的测定26-29
• 2.3.1 结合剂密度的测定26-27
• 2.3.2 结合剂的热膨胀系数27
• 2.3.3 结合剂的X射线衍射分析27-28
• 2.3.4 结合剂与金刚石、cBN的高温浸润性28-29
• 2.4 结合剂的热压烧结29-30
• 2.4.1 热压烧结温度的确定29-30
• 2.4.2 等温烧结时间的确定30
• 2.4.3 砂结比的确定30
• 2.5 超硬磨具的热压烧结30-34
• 2.5.1 超硬磨料的表面镀覆30-32
• 2.5.2 磨具的热压烧结32-34
• 第3章 低熔高强陶瓷结合剂的配制34-43
• 3.1 结合剂的配制34
• 3.2 结合剂配方的优化34-35
• 3.3 结合剂的性质35-36
• 3.4 结合剂的X射线衍射分析36-37
• 3.5 结合剂与金刚石和cBN的高温浸润性37-39
• 3.6 热压工艺的制定39-41
• 3.7 砂结比与抗折强度的关系41-42
• 3.8 本章小结42-43
• 第4章 不同镀层对超硬磨具强度的影响43-61
• 4.1 超硬磨料的表面镀覆43-44
• 4.2 不同镀层超硬磨具的抗折强度44-45
• 4.3 Al镀层对磨具抗折强度的影响45-48
• 4.4 Ti镀层对磨具抗折强度的影响48-51
• 4.5 TiO2镀层对磨具抗折强度的影响51-53
• 4.6 Si镀层对磨具抗折强度的影响53-58
• 4.7 Al2O3镀层对磨具抗折强度的影响58-60
• 4.8 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间所发表的论文65-66
• 致谢66-67
• 作者简介67

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 郭志敏,张向红,臧建英,王艳辉;磨料表面镀覆对陶瓷结合剂超硬磨具强度的影响[J];超硬材料工程;2005年01期

2 郭志敏,张向红,臧建英,王艳辉;低熔高强陶瓷结合剂的研究[J];超硬材料工程;2005年02期

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3 陈学伟;磨PCD刀具用陶瓷结合剂金刚石磨具的研究[D];天津大学;2012年

4 于艳妍;新型微晶金刚石磨料的研究[D];天津大学;2012年

5 柴牧舟;线型复合工具电化学—机械加工试验研究[D];广东工业大学;2007年

6 王鹏飞;添加剂对陶瓷结合剂性能的影响[D];天津大学;2007年

7 周军林;新型微晶玻璃结合剂及其金刚石砂轮制品的研制[D];中南大学;2012年

8 郇昌天;氧化锆陶瓷的连接及性能表征[D];华东师范大学;2013年

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本文编号：280472