MgO和SiO_2燒結(jié)添加劑對陶瓷剛玉磨料性能的影響

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1、第36卷增刊1稀有金屬材料與工程Vol.36,Suppl.12007年8月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGAugust2007MgO和SiO2燒結(jié)添加劑對陶瓷剛玉磨料性能的影響張云浩，李志宏，朱玉梅（天津大學材料科學與工程學院，先進陶瓷與加工技術(shù)教育部重點實驗室，天津300072）摘要：以氧化鎂和氧化硅為燒結(jié)添加劑，利用無壓燒結(jié)工藝制備了陶瓷剛玉磨料。借助掃描電子顯微鏡和金剛石靜壓強度測定儀等測試設(shè)備，研究了氧化鎂、氧化硅配比的變化對陶瓷剛玉磨料顯微結(jié)構(gòu)、力學性能和燒結(jié)溫度的影響。實驗結(jié)果表

2、明，提高添加劑中氧化鎂成分的相對含量，晶粒呈明顯各向異性生長；隨著添加劑中氧化鎂含量的相對增加，磨料單顆粒抗壓強度先增加后降低；磨料的燒成溫度隨添加劑中氧化鎂含量的增加逐漸升高。關(guān)鍵詞：燒結(jié)添加劑；MgO/SiO2；陶瓷剛玉；磨料；影響中圖法分類號：TG146.4文獻標識碼：A文章編號：1002-185X(2007)S1-0235-03向異性的晶態(tài)結(jié)構(gòu)，適用于緩進給磨削及加工鉻鎳鐵1前言合(Inconet)、高溫合金等難加工材料。據(jù)稱，TG磨料在金屬加工中，磨削工藝是一個重要的環(huán)節(jié)。伴對材料切除率為普通剛玉磨料的2倍，壽命

3、為普通剛玉[10]隨著一些韌性高、難以磨削的材料的應用及高精度加磨料的7倍。然而，這種生產(chǎn)技術(shù)一直被西方國家工工序的要求，磨削工藝變得日趨復雜。研究表明，壟斷，我國只能依賴于進口。關(guān)于陶瓷剛玉磨料雖然在眾多的影響因素中，磨料仍是影響磨削質(zhì)量的重要也有過研究，但是由于氧化鋁燒結(jié)擴散活化能比較高，[1~3]因素。直至最近，磨削所選用的磨料一直限于一些難于燒結(jié)，而且在燒結(jié)的過程中晶粒容易長大，不易常規(guī)磨料例如氧化鋁（電熔剛玉）或者超硬磨料例如控制其晶態(tài)結(jié)構(gòu)，所以國內(nèi)相關(guān)研究及產(chǎn)業(yè)化進展緩cBN。電熔剛玉磨料由于制備工藝的局限性，

4、其晶粒慢。鑒于上述情況，本實驗采用溶膠-凝膠法制備陶瓷粗大，易產(chǎn)生微裂紋，因此，這種磨料難以磨削一些剛玉磨料。探討氧化鎂、氧化硅配比的變化和燒結(jié)溫[4]高溫合金和淬硬到高硬度的鋼。cBN砂輪雖然能夠度對陶瓷剛玉磨料微晶結(jié)構(gòu)和力學性能的影響。滿足磨削高溫合金和高硬度鋼的要求，但是其價格昂[5]2實驗貴，而且對機床和修整裝置的要求都比較高。陶瓷剛玉磨料(SG磨料)是由Norton公司研制成本實驗采用Al(NO3)3?9H2O為原料，加入0.2%（質(zhì)[6]的一種新型陶瓷氧化鋁磨料，它是由晶粒為亞微米量分數(shù)，下同）的MgO、SiO

5、2作為燒結(jié)添加劑，利用級的剛玉(Al2O3)晶體，采用溶膠-凝膠工藝合成并燒結(jié)溶膠-凝膠法制備了5種Al(OH)3干凝膠試樣(見表1)，而成，具有韌性好，自銳性好，磨粒鋒利，砂輪耐用經(jīng)破碎分級后，均在1350~1500℃的條件下燒成。性好等優(yōu)點。此外，它的價格遠低于cBN，而且可使用白剛玉砂輪的修整設(shè)備,而不必使用價格昂貴的修表1實驗試樣摩爾比整設(shè)備，因此填補了普通的剛玉磨料與超硬立方氮化Table1Experimentalsamplesmolarratio[7,8]SampleNo.MgO:SiO硼(cBN)磨料之間的空

6、白。2(molarratio)國外從20世紀80年代就研究成功了陶瓷剛玉磨11.0021.25[9]料，并形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應用。近些年，Norton公31.50司又推出SG磨料的第2代產(chǎn)品-TG(Targa)磨料，它保留41.75了SG的優(yōu)點，在磨料晶體形狀上作了新的突破，為各52.00收稿日期：2007-02-11作者簡介：張云浩，男，1981年生，博士研究生；通訊作者：李志宏，博士，教授，博士生導師,天津大學材料科學與工程學院，天津300072，E-mail:genyen000@yahoo.com.cn，lizhiho

7、ng@tju.edu.cn·236·稀有金屬材料與工程第36卷利用PHILIPSXL30型環(huán)境掃描電子顯微鏡對燒結(jié)3實驗結(jié)果及分析后試樣的顯微結(jié)構(gòu)進行了觀察，利用ZMC-Ⅱ金剛石靜壓強度測定儀對燒結(jié)后試樣的單顆?？箟簭姸冗M行了3.1添加劑配比對磨料顯微結(jié)構(gòu)的影響測試，每種試樣的單顆粒抗壓強度均是隨機抽取40粒圖1為試樣No.1～No.5在1400℃燒成溫度下的粒度(μm)為60/80試樣的單顆?？箟簭姸鹊钠骄怠EM照片。abcde2μm圖1不同添加劑配比試樣在1400℃燒成下的SEM照片F(xiàn)ig.1SEMimagesof

8、thesampleswithdifferentcombinationofadditivessinteringat1400℃:(a)MgO/SiO2=1.00,(b)MgO/SiO2=1.25,(c)MgO/SiO2=1.50,(d)MgO/SiO2=1.75,(e)MgO/SiO2=2.00比較圖1中照