新型陶瓷-金属结合剂金刚石磨块的制备及磨削性能

设计并制备了一种新型陶瓷-金属结合剂金刚石磨块,测试了金刚石磨块的气孔率、体积密度和力学性能,并在相同条件下进行了陶瓷-金属结合剂金刚石磨块与陶瓷结合剂金刚石磨块磨削SiC增强高硅铝合金复合材料的对比试验。结果表明:陶瓷-金属结合剂对金刚石颗粒的把持力强;新型陶瓷-金属结合剂磨块的抗弯强度与硬度达到了66.02 MPa和74.6HRB;相同条件下,用陶瓷-金属结合剂金刚石磨块磨削SiC增强高硅铝合金复合材料,比用陶瓷结合剂金刚石磨块磨削得到的磨削表面质量更好,加工效率更高;当加工工件表面粗糙度为0.3μm时,新型陶瓷-金属结合剂磨块的材料去除率达到了普通陶瓷结合剂磨块的两倍,可以解决SiC增强高硅铝合金复合材料难加工的问题。

镍磷对陶瓷-金属结合剂性能与结构的影响

采用化学镀镍包覆陶瓷结合剂粉体的方法制备陶瓷-金属结合剂。结合强度测试仪、XRD、SEM等检测手段,研究了镍磷含量对陶瓷-金属结合剂性能与结构的影响。结果表明:在镍磷含量20wt%的陶瓷-金属结合剂中,陶瓷熔融贯通一起成骨架,金属相与陶瓷相交错镶嵌紧密结合,陶瓷-金属结合剂具有较佳的力学性能,抗折强度和抗冲击强度分别为155. 22 MPa和3. 11 k J/m2,相比陶瓷结合剂分别提高98. 7%和87. 3%;镍磷含量适当的陶瓷-金属结合剂磨具,既保留了陶瓷结合剂磨具的体系结构,又具有金属与陶瓷融合一体的结合剂性能,其各项性能得到改善。

化学镀法制备陶瓷-金属复合结合剂的工艺研究

采用化学镀镍包覆陶瓷结合剂粉体的方法制备陶瓷-金属复合结合剂。确定了制备陶瓷-金属复合结合剂的镀液成分及镀覆温度等工艺参数;并用强度测试仪、EDS、SEM等仪器,对其强度等性能以及微观形貌和结构进行表征。结果表明:当镀液温度为60℃,硫酸镍含量为35 g/L,次磷酸钠浓度达到25 g/L时,结合剂增重率最大,增重30%。烧结后结合剂抗弯强度和抗冲击强度也最大,分别比未镀覆的陶瓷结合剂提高76. 57%和58. 43%;通过形貌观察,发现陶瓷-金属复合结合剂中陶瓷相与金属相的润湿性和结合力良好,镀层金属沿陶瓷晶界均匀分布,陶瓷相和金属相在陶瓷复合结合剂中构成三维网络结构,相互镶嵌交错。

基于陶瓷-金属混合结合剂金刚石修整滚轮的磨削试验研究

磨削加工过程中,中孔的粗糙度会出现超差问题,应为金属结合剂金刚石滚轮发生磨损或堵塞,导致修整中孔CBN砂轮后砂轮表面形貌差。金属结合剂结合强度高、刚性大、耐磨性好,但存在自锐性差,易堵塞,磨损后的整形和修锐困难的缺点。新型混合结合剂(陶瓷-金属结合剂)将陶瓷结合剂大气孔结构与金属结合剂不易崩边、高强度结构相结合,其兼顾金属结合剂的高耐磨性和陶瓷结合剂的多气孔率、容屑、易散热等优点。进行磨削工艺试验,以中孔粗糙度、砂轮成本和加工节拍为设计目标,运用田口设计法进行5因子3水平27组试验,结合试验数据分析出最佳磨削工艺参数组合。

新型金刚石纤维的制备及其切削性能

采用添加一定量铁族金属Co的Na2O-Al2O3-B2O3-SiO2系陶瓷作为金刚石磨粒的陶瓷-金属结合剂,利用粉末注射成型和埋砂烧结法,设计制备一种具有一定长径比和宏观尺寸(1 mm×1 mm×10 mm)新型金刚石纤维,能按照使用要求进行有序排布,采用这种新型金刚石纤维替代传统金刚石磨粒能制备出有序化金刚石纤维砂轮。对金刚石纤维的抗折强度、硬度等性能进行测定,开展单根金刚石纤维试件与普通陶瓷砂轮加工超硬材料SiC增强高硅铝合金的对比试验。结果表明,制备的新型金刚石纤维具有一定的强度和硬度,其中的陶瓷-金属结合剂对作为切削主体的金刚石磨粒润湿性好、把持力强,金刚石磨粒不易脱落;新型金刚石纤维具有很好的加工性能,较之普通陶瓷砂轮加工工件表面质量更好,实现超硬材料SiC增强高硅铝合金的精密加工;新型金刚石纤维中,有效金刚石磨粒占有较高的百分比,分布较均匀,磨粒出刃等高性好,有效参与切削的磨粒数多,磨粒利用率高;新型金刚石纤维中,金刚石实现三维意义上的分布,即上层磨粒在磨耗磨损失去切削能力或在承受较大的摩擦和挤压力而脱落的情况下,下层磨粒得以出露继续发挥切削能力。