添加劑對cBN砂輪微晶玻璃結(jié)合劑結(jié)構(gòu)與性能的影響.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展及新材料的不斷出現(xiàn)，對材料加工技術(shù)和加工質(zhì)量的要求越來越高，磨削加工技術(shù)逐步向高速、高效、高精的方向發(fā)展。作為實現(xiàn)該技術(shù)目標(biāo)的重要工具之一，陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼（cBN）磨具以其優(yōu)良的磨削性能和磨削表面質(zhì)量等特點，引起人們的廣泛關(guān)注。其中，微晶玻璃結(jié)合劑具有機械強度高、熱膨脹系數(shù)可調(diào)等優(yōu)勢，更能滿足日益發(fā)展的磨削技術(shù)對結(jié)合劑性能的要求，具有良好的應(yīng)用前景。因此，本文對高性能cBN砂輪用微晶玻璃結(jié)合劑進行了研究。

2、r>　　本課題主要從以下兩方面對微晶玻璃結(jié)合劑及 cBN磨具的制備進行了詳細地研究，首先，選用SiO2-Al2O3-B2O3-R2O-RO體系為基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑，分別外加ZnO、ZrO2和CaF2作為添加劑，利用X射線衍射分析（XRD）、掃描電子顯微鏡分析（SEM）和三點彎曲法強度測試等檢測手段，探討添加劑種類、加入量對陶瓷結(jié)合劑顯微結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律，制備出性能優(yōu)良的微晶玻璃結(jié)合劑；其次，對該微晶玻璃結(jié)合劑制備cBN磨具的磨具配方、制

3、備工藝進行了探討，通過對燒結(jié)樣品進行性能檢測與分析，研究高性能微晶玻璃結(jié)合劑cBN砂輪的最佳制備工藝。
　　研究結(jié)果表明：在基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑中添加ZnO、ZrO2和CaF2均能夠提高β-石英微晶的析出量。添加ZnO和ZrO2使玻璃相中β-石英的析晶程度過大，破壞了玻璃相的均勻性和連續(xù)性，而且出現(xiàn)較多的氣孔，因此對微晶玻璃結(jié)合劑燒結(jié)試樣的抗彎強度有不利影響。隨著基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑中CaF2添加量的增大，微晶玻璃結(jié)合劑試樣中析出的β-石英含

4、量相應(yīng)增加，并逐漸出現(xiàn)短柱狀、板狀晶粒，抗彎強度逐步增大；當(dāng)添加10 wt％CaF2時，抗彎強度高達173 MPa，比未添加時提高了64%，同時具有較高的顯微硬度，達到了7.49 GPa，將有助于改善cBN磨具的磨削效率和使用壽命；而且，還可以改善與cBN磨粒的潤濕性，使cBN磨具的抗彎強度提高了26%。
　　以基礎(chǔ)玻璃粉末外加10 wt%CaF2作為結(jié)合劑時，結(jié)合劑用量、cBN粒度和燒成制度對磨具的顯微結(jié)構(gòu)和性能影響較大。結(jié)合劑

5、用量為60 wt%時，磨具的抗彎強度最大，達到了60 MPa；cBN粒度為140/170目時，磨具的體積密度和抗彎強度分別為2.50 g?cm-3和60 MPa；磨具試樣在680~800 oC燒結(jié)，保溫時間2 h時，抗彎強度呈拋物線形變化，760℃時最高，達到了44 MPa；760℃保溫3 h、5 h時的抗彎強度較好，分別達到60 MPa和62 MPa。因此，cBN磨具最佳的工藝制度為：cBN粒度為140/170目、結(jié)合劑用量為60 w