SiC基树脂磨刷材料的制备及性能研究

摘要

在金属材料、非金属材料机械加工过程中，树脂磨块由于具有强度高、成型性能良好、生产周期短等优点，成为磨削加工中必不可少的工具。树脂结合剂碳化硅磨块在磨削过程中磨削效率高、磨具自锐性好、被加工工件表面不容易烧伤和抛光性能好等加工特性，因此在材料表面加工领域得以广泛应用。
　　本文采用热压成型制备环氧改性酚醛树脂结合剂碳化硅磨块，对磨块的成型工艺及性能进行了研究。
　　根据制备工艺与性能的要求选用树脂磨块所需要的环氧改性酚醛树脂，SiC磨料及填料等，并对SiC微粉进行预处理，基于此设计了三组树脂磨块的试样配方。在混料过程中，球磨150rpm×1 h，球料质量比为1∶2～1∶3的条件下，原料混合均匀而且不易发生团聚现象。将混匀的原料过筛后冷压成预制胚体，接着预热并进行热压。实验表明，在压制温度180℃、时间30min、压力15Mpa的条件下，制备的磨块变形、分层等缺陷较少。通过红外图谱分析、DSC分析和制备工艺流程，将磨块固化的实验工艺确定为:140℃/1h+160℃/1h+180℃/1h。
　　磨块性能受到其制备工艺的影响因素较大，实验分析显示，磨料SiC微粉的质量分数为83％，结合剂环氧改性酚醛树脂的质量分数为15％，偶联剂KH-550的含量为1％，蜂蜡和硬脂酸钙的含量均为0.5％时，磨块的硬度、强度和耐磨性等性能到达较佳的程度，因此明确了树脂磨块制备的最佳配方。利用已确定的实验配方制备性能较好的三组磨块，分析试验的结果可知:随着SiC加入量的增加树脂磨块的机械力学性能增强，当磨料SiC颗粒的质量分数为83％的时候，磨块的抗折弯强度和达到最佳。在摩擦速度、载荷恒定的条件下，磨块的摩擦系数随着磨料SiC加入量的增加出现首先降低然后接着到稳定的发展趋势，磨块的摩擦系数最后稳定在0.3466～0.4038之间，测定出其磨耗比的数值为45。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 本课题研究背景

1．2 树脂磨具应用及研究现状

1．2．1 树脂磨具块特点及应用

1．2．2 树脂磨具研究现状

1．2．3 树脂磨具存在的问题

1．3 树脂结合剂SiC磨具研究现状

1．3．1 磨具用树脂结合剂的改性

1．3．2 磨具用碳化硅磨料表面的处理

1．4 研究的内容和意义

第2章 试验

2．1 实验原材料及设备

2．1．1 实验原材料

2．1．2 实验设备及仪器

2．2 磨块的制备

2．2．1 工艺流程

2．2．2 实验原料处理

2．2．3 实验配方设计

2．2．4 磨块试样的制备

2．3 材料性能的测试与表征

第3章 SiC磨块制备工艺研究

3．1 原材料选择与处理

3．1．1 树脂结合剂的选择

3．1．2 磨具磨料的选择

3．1．3 磨具填料的选择

3．2 磨具配方设计

3．2．1 配方设计原则

3．2．2 磨具配方设计

3．3 磨具的成型工艺

3．3．1 原料的配混

3．3．2 热压成型

3．4 固化工艺

3．4．1 固化的机理

3．4．2 环氧改性酚醛树脂的DSC分析

3．4．3 固化工艺的确定

3．5 本章小结

第4章 碳化硅磨块性能研究

4．1 复合材料磨块的力学性能

4．1．1 硬度

4．1．2 磨块的弯曲强度

4．2 复合材料磨块的摩擦磨削性能

4．2．1 摩擦系数

4．2．2 摩擦磨损量

4．3 复合材料磨块的形貌结构

4．3．1 结构形貌

4．3．2 断口形貌

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的学术论文