纳米稀土氧化物对cBN砂轮用陶瓷结合剂的增强与增韧

摘要

陶瓷结合剂立方氮化硼（cBN）砂轮由于结合剂的高脆性在某些应用场合制约了这类产品的广泛使用，因此本文通过性能对比筛选出适合的基础陶瓷结合剂；尝试采取添加氧化铈、氧化钐、氧化钇、氧化镧和氧化铒等纳米稀土氧化物对其进行增强增韧；通过对比实验及分析，选定添加稀土氧化物的种类及添加量并制备出复合陶瓷结合剂；最后，以性能优异的复合陶瓷结合剂与立方氮化硼混合烧结制备样品。
　　通过X-ray衍射、SEM、DSC、三点抗弯、单边切口梁等测试方法对制备的样品进行了物相分析、显微结构考察及相关性能的测试。实验结果表明，选取的基础陶瓷结合剂的烧结温度范围为670℃～700℃，抗折强度的最大值为165MPa，断裂韧性为1.3MPam1/2，结合剂与cBN的润湿性良好；稀土氧化物对结合剂的主要物相组成产生诱导，生成α-石英；基础结合剂中分别添加2vol.％的氧化镧和2vol.%氧化铒后，结合剂均发生晶粒细化的现象，其中添加氧化镧的结合剂其抗折强度最大值为187MPa，添加氧化铒的结合剂抗折强度最大值为194MPa，相对于基础结合剂，二者的抗折强度分别提高了13.3%和17.6%；添加这五种稀土氧化物均可实现对结合剂的增韧，且添加氧化铒的试样增韧效果最明显，在添加量为2.5vol.%时，其断裂韧性的值为2.7MPam1/2，相对于基础结合剂提高了108.2%。将添加氧化铒的结合剂与cBN混合，磨具中cBN浓度控制在200%，实验结果表明该复合结合剂与cBN的润湿较好，抗折强度为102MPa。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 立方氮化硼（cBN）的概况

1.3 陶瓷结合剂cBN磨具

1.4 cBN砂轮用陶瓷结合剂

1.5 cBN砂轮用陶瓷结合剂增强增韧

1.6 本课题的研究意义及内容

第2章 实验方法与内容

2.1 实验原料

2.2 实验设备

2.3 实验内容

2.4 性能测试

2.5 本章小结

第3章 陶瓷结合剂的制备与性能

3.1 陶瓷结合剂配方的配制

3.2 陶瓷结合剂配方的优化选择

3.3 基础陶瓷结合剂性能的分析

3.4 本章小结

第4章 稀土氧化物对陶瓷结合剂的增强与增韧

4.1 稀土氧化物对陶瓷结合剂抗折强度和断裂韧性的影响

4.2 稀土氧化物添加后结合剂的XRD分析

4.3 稀土氧化物对陶瓷结合剂显微结构的影响

4.4 添加稀土氧化物结合剂的DSC分析

4.5 本章小结

第5章 cBN磨具综合性能测试

5.1 复合陶瓷结合剂高温流动性的测试

5.2 复合陶瓷结合剂热膨胀系数的测试

5.3 cBN磨具强度的测试

5.4 复合陶瓷结合剂润湿性的测试

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢