空心陶瓷球成孔复合结合剂CBN砂轮制备技术研究

摘要

磨削加工已成为钛合金、镍基高温合金等难加工材料高效精密加工的主要方法之一。但是，现阶段普通树脂、陶瓷、金属结合剂CBN超硬磨料砂轮均无法满足高效磨削工艺对砂轮工作层高气孔率与高强度的要求，导致落后的工具与配套工艺技术成为制约难加工材料高效磨削技术发展的瓶颈问题。
　　 有鉴于此，本项目提出氧化铝(Al2O3)空心陶瓷球颗粒成孔与增强复合结合剂CBN砂轮研制构想。其创新思路在于，将氧化铝(Al2O3)空心陶瓷球颗粒作为成孔材料与增强相添加到活性胎体合金组成复合结合剂，利用液相烧结过程中CBN磨粒、Al2O3空心陶瓷球颗粒与胎体合金之间的可控化学连接与三维优化固位制作具有高气孔率与高强度特性的砂轮工作层。
　　 本文完成的主要工作包括：
　　 (1)优选了CBN磨粒、Cu-Sn-Ti合金粉末、氧化铝(Al2O3)空心陶瓷球颗粒等砂轮工作层组元，确立了工作层的制作工艺流程。
　　 (2)探讨了烧结工艺、工作层气孔率对节块强度的影响，采用扫描电镜、能谱仪分析了砂轮工作层节块断口形貌和组元结合界面微结构特征，优化工作层节块烧结工艺为加热温度880℃、保温时间30min。当工作层气孔率在8％～45%变化时，节块强度介于103MPa～51MPa，满足CBN砂轮工作层强度要求。
　　 (3)研制出工作层气孔(即空心陶瓷球颗粒)规则排布的复合结合剂CBN砂轮，并采用该型砂轮与陶瓷CBN砂轮进行了镍基高温合金GH4169的磨削对比试验，分析了同等条件下的磨削力与磨削温度，确证了复合结合剂CBN砂轮的性能优势。