纳米陶瓷结合剂CBN砂轮的研究进展

人气：133发表时间：2018-06-04【大中小】

       纳米陶瓷结合剂是一种新型的超硬磨具结合剂，它显著降低了磨具烧结温度，大幅度提高了制品强度、韧性和耐磨性，且气孔可控，为陶瓷结合剂的应用开拓了一个崭新的领域。近年来国内对纳米陶瓷结合剂进行了探索研究。湖南大学刘教授课题组系统地研究了纳米陶瓷结合剂制备过程中的一系列关键问题，开发出了一系列新型的纳米陶瓷结合剂。
       研究发现，在纳米陶瓷结合剂中加入20％～30％的水和适量的表面活性剂，可以提高成型密度、毛坯强度和制品的抗折强度，同时，其通过改变造孔剂的粒度和掺入量，可以获得近于无气孔的致密型和具有均匀分布的圆形理想气孔的结合剂，气孔孔径和数量可控，并且气孔率可以在大范围内调整，这种理想型均匀分布的圆型气孔不仅对结合剂的强度影响较小，而且可以最大效率地发挥容屑、断屑、贮存冷却液、润滑剂的作用。
　　为了解决纳米陶瓷结合剂粉体易于团聚、分散性差的问题，湖南大学刘教授课题组采用高分子网络凝胶法（P-G法）制备了用于超精磨削用超硬砂轮陶瓷结合剂组分。研究表明，采用P-G法制备单组分氧化物粉体（如Al2O3、MgO、SiO2、ZnO等），由于凝胶过程中所形成的高分子网络的阻碍作用，使粒子在溶液中的移动受到限制，在干燥和烧结过程中，粒子接触和聚集的机会减少，可以减小团聚的产生，有希望获得颗粒尺寸小、分散均匀的超细粉体材料，制备得到的氧化物粉末易于确定煅烧温度，可以制备出物相单一、颗粒形态近球形、粒度分布窄的纳米粉体，但对于化学性质活泼的Na2O、K2O等氧化物的粉体则难以制备。
　　鉴于溶胶凝胶法在材料制备方面所展示的特点，湖南大学刘教授探讨了溶胶凝胶法制备Na2O-B2O3-Al2O3-SiO2系陶瓷结合剂原料及工艺因素的影响，优化出的最佳工艺参数为：加水量r（nH2O/nTEOS）为60，ｐＨ调节为4，凝胶化温度为70℃，后续凝胶热处理温度为500℃，最后经球磨处理并过200目筛网，制得陶瓷结合剂粉末。
　　除此之外，湖南大学刘老师等人以超高速陶瓷CBN砂轮的结合剂低温高强性能要求为目标，在以化学纯原料为主的R2O-RO-B2O3-Al2O3-SiO2玻璃体系基础上，引入纳米改性剂来对陶瓷结合剂基体进行了改良强化。结果表明，纳米陶瓷结合剂的抗折强度、耐火度、浸润性以及线膨胀系数与普通陶瓷结合剂相比有着显著优势。
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