文档介绍：. 二氧化钛对低温陶瓷结合剂的物理性质和 CBN 复合材料的力学性能的影响摘要:对由 CBN 磨粒组成的陶瓷结合剂研磨工具以及掺杂不同量 TiO 2 的先进陶瓷结合剂系统的微观结构和性能进行了研究。基于实验的观测和分析,将二氧化钛在适量(4 wt .%) 对改善流动能力和陶瓷粘结剂系统的热膨胀性能,以及 CB N 复合材料的机械性能是有利的,而机械性能表现在包括抗弯强度、洛氏硬度的明显提高。根据对微结构的讨论,当 TiO 2的含量达到 4 wt.% 时,立方氮化硼颗粒能够更好的被陶瓷粘结剂覆盖以及获得更少的气孔。这些结果与二氧化钛在傅里叶变换红外光谱( FTIR )分析的玻璃网络结构中的作用是相关的。关键词: 力学性能、陶瓷结合剂、立方氮化硼复合材料、二氧化钛掺杂、微观结构 1. 引言 CBN 磨具是一组高性能超硬复合材料,具有优良的耐磨性、良好的热导率等。由于这些优良的性能, CBN 磨削工具在现代工程应用中正在成为最具潜力的工具之一[1-2] 。除了磨料本身的特点外, 磨具的力学性能主要取决于结合剂的性能以及结合剂和磨料之间的结合状态。四种类型结合剂系统被应用于把磨粒固定在磨轮上,即金属、树脂、电镀和玻璃结合剂, 最后一个被认为是最重要的一个系统[3-6] 。相比其他类型的磨削工具,由于陶瓷材料的良好性质使陶瓷结合剂磨具表现出优异的性能,如高弹性模量、低断裂韧性,良好的热稳定性、脆性、高刚度及可控孔隙度[7] 。然而对于 CB N 磨具的发展,陶瓷粘结剂系统不能很好地达到磨削性能、安全性和产品一致性的要求[8] 。因此,结合剂性质应该加以改进,以充分利用磨粒的运用性能。所以, 应该开展对提高陶瓷粘结剂性质的调查研究。先前的研究已经调查了不同添加剂(氧化钙、氧化锌、碱金属氧化物等)以及他们的含量对陶瓷粘结剂立方氮化硼/ 刚玉/ 金刚石磨削工具机械性能和微观结构的影响[9–12] 。不同原料加入陶瓷结合剂对 CBN /刚玉砂轮的影响已经在一些文献报道了[13-14] 。对于在磨具的陶瓷粘结剂中添加不同量的二氧化钛的相关. 研究尚未发表。在本文中, 涉及了有和没有二氧化钛两种陶瓷结合剂体系 SiO 2 -B 2O 3 -Na 2 O-BaO 以及陶瓷结合剂 CBN 复合材料。我们利用扫描电子显微镜( SEM )观察陶瓷结合剂和 CBN 磨粒之间的结合状态,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR) 分析陶瓷结合剂的微观粘结机制。磨削工具的弯曲强度、洛氏硬度也为其特征。 2、实验步骤 、制备陶瓷粘结剂和立方氮化硼复合材料陶瓷粘结剂基体由硅、铝、硼、氧化物、氧化钠、氧化钾、氧化钡组成, 其百分比是 50 wt .%,12 wt.% 、19 wt .%,7wt .%, 5wt.% 。他们是以氧化铝、硼酸、碳酸钠、碳酸钾、碳酸钡等形式被引入。二氧化钛分别以 4wt% 和 8wt% 加入体系。把陶瓷粘结剂基体和加入无定形状态二氧化钛的陶瓷结合剂在 1300 ℃,氧化铝坩埚中经过精确称量、混合、球铣削和融化。经过筛选(240 #) 获得陶瓷结合剂粉末。实验中含有 0wt.% 、4 wt.% 和8 wt.% 二氧化钛的陶瓷粘结剂试样分别被标记为 A、B、C。将筛选过的粉末用干压的方法压制成矩形条( 30mm × 6mm × 4mm) ,将立方氮化硼磨粒( 单晶、平均晶粒尺寸 140 #, 河南富耐克材料有限公司, 中国), 临时粘结剂(蜡), 有和没有二氧化钛的陶瓷粘结剂在处于空气条件下的电炉中以不同烧结温度(720 ℃,740 ℃,760 ℃,780 ℃,800 ℃) 下所得立方氮化硼复合材料。这些试样的保温时间为 2h。 、陶瓷粘结剂的表征和与立方氮化硼磨粒的结合态陶瓷粘结剂和立方氮化硼颗粒之间的结合状态是 CBN 复合材料是一个关键问题。用于评估陶瓷粘结剂系统对磨粒的结合状态的流动性用平面流动的方法来测量(结合剂粉末压制成圆柱体后,将试样放在陶瓷板上,在炉内烧结,然后测量直径的变化和计算其流动性)。ZSCH DIL402C 装置(德国) 测定。用弯曲强度和洛氏硬度来表征力学性能。用三点弯曲测定弯曲强度,使用 MTS 机 C158ASTM ,十字头速度 mm/min 。洛氏硬度由 HR 150A 测量。烧结复合材料断裂面的微观结构用扫描电镜(菲利普斯 XL30 ) 观察。傅立叶变换红外光谱( FTIR )在波数范围为 400-4400cm -1的尼科莱 FTIR470 仪器测量(陶瓷. 结合剂粉末分散在溴化钾颗粒中( 3wt.% ))。 3、结果和讨论 . 陶瓷粘结剂的流动能力和热膨胀系数流动性和热膨胀系数是用来估算陶瓷结合剂流动能力和热膨胀性能最广泛使用的参数。陶瓷结合剂对磨粒良好的流动能力和热膨胀性能对粘结剂和磨