纳米陶瓷结合剂超硬磨具的制造工艺pdf
纳米陶瓷相增强钢基模具材料的研制
纳米陶瓷相增强钢基模具材料的研制随着工业生产的不断发展，模具制造业对高性能材料的需求越来越大。
高强度、高硬度、高耐磨性和高抗腐蚀性是模具材料的基本要求。
纳米技术作为新型功能材料的重要技术之一，具有粒径小、比表面积大、量子效应和尺寸效应等特点，因此受到了广泛关注。
本文将介绍纳米陶瓷相增强钢基模具材料的研制及其性能。
一、纳米陶瓷相增强的原理纳米陶瓷相增强是采用纳米陶瓷颗粒增强金属基材料的一种方法。
纳米陶瓷颗粒主要包括氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等。
纳米陶瓷颗粒具有极小的粒径及大比表面积，可以显著提高凝固中的晶体取向，导致晶粒细化。
当晶粒尺寸小于一定值时，由于表面积的增加，晶界能量的增大导致材料的韧性产生。
此外，纳米颗粒具有比块状颗粒更高的界面位错密度和强制共格形变能力，能够有效防止微裂纹的扩展，增强材料的强度和韧性。
二、研制过程本研究采用溶胶-凝胶法制备了纳米Si3N4增强的钢基复合材料。
制备过程如下：1. 溶解硝酸钇和硝酸铁在蒸馏水中，制备出0.1mol/L的硝酸盐溶液。
2. 将硝酸盐溶液倒入甘油中，并加入混合溶液（甲醇、乙醇和乙二醇）进行均匀搅拌。
3. 保持温度在60℃，搅拌1小时，形成透明的溶胶。
4. 将溶胶转移到铸模中，并干燥至常温。
5. 在800℃下进行固化。
6. 已经固化的样品在1400℃下进行氮气气氛下热处理2小时，并制得纳米Si3N4增强的钢基复合材料。
三、性能分析通过SEM和XRD分析，得到制备的样品具有均匀的微观结构和细小的晶粒尺寸，晶粒尺寸分布在20-60nm之间。
纳米Si3N4颗粒分布均匀，尺寸分散，平均粒径在30nm左右。
由于纳米Si3N4颗粒的作用，材料力学性能得到显著提高。
复合材料的硬度和强度分别比钢基材料提高了60.3%和47.1%。
材料的韧性也得到了提高，断裂韧度是钢基材料的3.5倍。
同时，复合材料的耐磨性、耐腐蚀性等方面也得到了提高。
四、应用前景本研究制备的纳米Si3N4增强的钢基复合材料具有显著的力学性能和综合性能。
低熔高强纳米陶瓷结合剂粗粒度超硬工具
文 章 编 号 ：０ ６— ５ Ｘ（０ １ Ｏ ０ ３ ０ １０ ８ ２ ２ １ ）１— ０ ２— ３
低 熔 高 强 纳 米 陶 瓷 结 合 剂 粗 粒 度 超 硬 工 具
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（ ．河 北 建 材 职 业 技 术 学 院 ， 皇 岛 ０６ ０ ） １ 秦 ６ ０４ （ ． 山 大 学 西 校 区材 料学 院 ， 皇 岛 ０６ ０ ） ２燕 秦 ６ ０４
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低 。工业化 应 用的 实践证 明 ： 用 纳米材料 作 为结合 剂显 著降低 了界 面应 力 ， 采 大幅度 提 高 了制 品 强度 、 韧
性和 耐磨性 ， 实验 结 果 的稳 定性 和重现 性 良好 ， 并成功 获得 了工业化应 用 。
关键词
超 硬工具 ； 米 陶瓷结合 剂 ； 熔 高强 ； 力 纳 低 应
Ｔ ７ Ｔ ６ Ｇ ４；Ｑ１４ 文献标 识码 Ａ Ｄ Ｉ 码 １ ． ９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ Ｏ编 ０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ６—８ ２ ２ １ ． １０ ８ ｓ ５ Ｘ．０ ０ ．０ １
纳米陶瓷相增强钢基模具材料的研制
纳米陶瓷相增强钢基模具材料的研制
纳米陶瓷相增强钢基模具材料是以钢为基体，通过添加纳米级陶瓷相进行增强的一种材料。
纳米陶瓷相具有较高的硬度、耐磨性和高温稳定性等优点，能够显著提高模具的耐磨性、耐高温性和寿命。
纳米陶瓷相增强钢基模具材料的制备方法主要包括机械合金化、固相反应和电渣熔化等技术。
机械合金化是指通过球磨、挤压等机械作用将陶瓷粉体与钢粉体进行混合，并加热压制得到复合材料。
固相反应是指在钢基体表面涂覆陶瓷粉体，然后通过高温处理将其与钢基体反应生成陶瓷相。
电渣熔化是指将钢基体和陶瓷粉体在电炉中进行熔炼，通过冷却后得到纳米陶瓷相增强钢基模具材料。
纳米陶瓷相增强钢基模具材料在研制过程中需要考虑的关键问题包括纳米陶瓷相的选择、添加量的确定和工艺参数的优化等。
纳米陶瓷相的选择需要考虑其在模具材料中的应用性能，如硬度、耐磨性和高温稳定性等。
添加量的确定需要根据陶瓷相的性能和基体材料的要求进行综合考虑。
工艺参数的优化需要通过实验设计和数值模拟等方法来确定最佳的制备工艺条件，以保证纳米陶瓷相能够均匀分布在钢基体中，提高复合材料的性能。
纳米陶瓷相增强钢基模具材料可以应用于航空航天、汽车制造、电子产业等领域的模具制造中。
该材料具有较高的耐磨性和耐高温性，可以有效提高模具的使用寿命和生产效率。
纳米陶瓷相的加入还可以改善模具的表面质量，提高产品的精度和光洁度。
纳米陶瓷相增强钢基模具材料是一种具有很高应用潜力的新型材料。
通过选择适合的纳米陶瓷相、确定合理的添加量和优化工艺参数，可以有效提高模具材料的性能。
这种新材料可以广泛应用于各个领域的模具制造中，为工业生产的发展做出积极贡献。
超硬固结磨具制造工艺
超硬固结磨具制造工艺超硬磨料固结磨具重要是由金刚石、立方氮化硼等与结合剂固结成的磨具。
由于金刚石、立方氮化硼的价格高、具有很好的耐磨性能，用它们制造的固结磨具与一般磨料固结磨具不同，除超硬磨料层外，还有过渡层和基体。
超硬磨料层是起切削作用的，由超硬磨料和结合剂构成。
基体是在磨削中起支托作用的，由金属、电木或陶瓷等材料构成。
过渡层用于连接基体和超硬磨料层，由结合剂构成，有时也可省去。
常用的结合剂有树脂、金属、电镀金属和陶瓷等。
固结磨具的制造工序有：调配料、混料、成型、热处理、加工和检查等。
随结合剂不同，制造工艺也不尽一样。
陶瓷结合剂磨具重要采纳压型法，将磨料和结合剂按配方的重量比例称量后，置于混料机内混合均匀，投入金属模具内，在压力机上成型出磨具毛坯。
毛坯经干燥再装入窑内焙烧，烧成温度一般为1300℃左右。
当采纳低熔点烧熔结合剂时，烧成温度低于1000℃。
再按规定尺寸形状精准明确加工，最后检查产品。
树脂结合剂磨具一般是在室温条件下在压力机上成型，也有采纳在加热条件下边加热边加压的热压工艺。
成型后在硬化炉内硬化。
以酚醛树脂为结合剂时，硬化温度为180～200℃。
橡胶结合剂磨具重要采纳对辊机混料，并滚压成薄片，然后用冲刀冲裁成型；也有的用松散料，投入金属模具内在压力机上成型。
成型后在硫化罐内硫化，温度为165～180℃。
金属结合剂磨具的制造工艺有粉末冶金法和电镀法两种，重要用于超硬磨料固结磨具。
粉末冶金法以青铜等为结合剂，混料后采纳热压或在室温条件下加压成型，然后烧结加工。
电镀法以镍或镍钴合金等为电镀金属，按电镀工艺将磨料固结在基体上，制成磨具。
特别品种的磨具有烧结刚玉磨具和纤维磨具等。
烧结刚玉磨具是用氧化铝微粉和适量的氧化铬混合、成型，在1800℃左右烧结制成。
这种磨具结构紧密，有较高强度，重要用于加工钟表、仪表等零件。
纤维磨具是用含有或粘附有磨料的纤维丝（如尼龙丝）作原材料制成的，它的弹性好，重要用于金属材料及其制品的抛光。
一种纳米陶瓷结合剂的制备方法
一种纳米陶瓷结合剂的制备方法引言：纳米陶瓷结合剂是一种能够在纳米尺度下有效连接陶瓷颗粒的材料，具有高强度、高硬度和耐高温等特点。
本文将介绍一种制备纳米陶瓷结合剂的方法。
材料和设备：本实验所需材料有：纳米氧化锆粉体、聚合物溶剂、表面活性剂等。
所需设备有：球磨机、离心机、烘箱等。
步骤：1. 准备纳米氧化锆粉体：将所需的纳米氧化锆粉体进行筛选，以去除杂质和大颗粒，得到均匀细小的粉末。
2. 添加聚合物溶剂：将纳米氧化锆粉体加入聚合物溶剂中，搅拌均匀，以使粉体分散在溶剂中。
3. 球磨处理：将混合物放入球磨机中进行球磨处理。
球磨过程中，通过机械力和摩擦力使纳米氧化锆粉体颗粒与聚合物溶剂中的聚合物发生反应，形成粘结剂。
4. 离心分离：将球磨后的混合物离心分离，去除其中的未反应物和大颗粒。
得到的上清液即为纳米陶瓷结合剂。
5. 干燥处理：将纳米陶瓷结合剂放入烘箱中进行干燥处理，以去除残留的溶剂和水分，得到纯净的纳米陶瓷结合剂。
6. 质量检测：对制备得到的纳米陶瓷结合剂进行质量检测，包括表面活性剂残留、粘结剂含量、颗粒分布等指标的测试。
结果与讨论：通过上述步骤，成功制备得到了一种纳米陶瓷结合剂。
该结合剂具有均匀分散的纳米颗粒和高效的粘结性能。
实验结果表明，球磨时间、球磨速度和球磨介质的选择对制备纳米陶瓷结合剂的性能有重要影响。
适当的球磨条件可以使纳米颗粒更好地与聚合物发生反应，提高结合剂的粘结能力。
结论：本文介绍了一种制备纳米陶瓷结合剂的方法，通过球磨处理和离心分离可以得到高质量的纳米陶瓷结合剂。
该方法制备的纳米陶瓷结合剂具有优异的粘结性能和高分散性，可广泛应用于陶瓷材料的加工和制备过程中。
本文的研究对于纳米陶瓷结合剂的制备和应用具有一定的指导意义，有助于提高陶瓷材料的性能和应用领域的拓展。
超精磨陶瓷结合剂纳米金刚石磨具的研制
超精磨陶瓷结合剂纳米金刚石磨具的研制纳米金刚石的可分散性和抗氧化能力的好坏直接影响着超精磨陶瓷结合剂纳米金刚石磨具的性能。
本实验综合利用二氧化硅包覆法和高分子网络凝胶法（P-G法）来提高纳米金刚石的可分散性和抗氧化能力以及制备低温陶瓷结合剂，为研制性能优良的超精磨陶瓷结合剂纳米金刚石磨具奠定基础。
以PVP为偶联剂，TEOS为SiO<sub>2</sub>前驱体，通过二氧化硅包覆法合成二氧化硅包覆纳米金刚石（ND/SiO<sub>2</sub>）的复合体。
采用X射线衍射仪（XRD）、高分辨透射显微镜（HRTEM）对ND/SiO<sub>2</sub>复合体的结构和颗粒形貌进行分析；运用综合热分析（DSC-TG）和马尔文激光粒度仪分析ND/SiO<sub>2</sub>复合体的抗氧化性和粒度分布状态。
实验结果显示：ND/SiO<sub>2</sub>复合体为核/壳结构，无定形SiO<sub>2</sub>均匀包覆在纳米金刚石表面，包覆层厚约为5nm；ND/SiO<sub>2</sub>复合体的抗氧化温度比原始纳米金刚石的提高约100℃，同时其能稳定分散在多组分无机盐水溶液中，平均粒度约为200nm。
通过P-G法制备陶瓷结合剂以及ND/SiO<sub>2</sub>-陶瓷结合剂复合粉体，并对陶瓷结合剂和含ND/SiO<sub>2</sub>的陶瓷磨具的烧结温度进行考察。
运用DSC-TG、XRD和FESEM（场发射电子显微镜）对凝胶体的热分解、烧结后试样的物相组成、显微组织以及磨具中纳米金刚石颗粒分布状态进行分析；利用三点弯曲法和热膨胀仪测定烧结试样的抗折强度和陶瓷结合剂的热膨胀系数。
实验结果显示：凝胶体在500℃煅烧时，可得到组分均匀的陶瓷结合剂粉体；陶瓷结合剂的最佳烧结温度为630℃，其组织结构较为良好，抗折强度为62.7MPa，热膨胀系数为6.0×10<sup>-6</sup>/℃；磨具试样的最佳烧结温度为640℃，抗折强度为73.1MPa，气孔率为26.17%。
一种陶瓷结合剂超硬砂轮的制备方法与流程
一种陶瓷结合剂超硬砂轮的制备方法与流程
一种陶瓷结合剂超硬砂轮的制备方法，包括以下步骤：
1. 配料：按照质量百分比计，取碳化硅微粉40％～60％，超微粉5％～10％，氧化锆微粉5％～10％，陶瓷结合剂10％～20％，聚酯树脂5％～15％，酚醛树脂3％～8％，偶联剂1％～3％，气相白炭黑％～％，复合蜡2％～5％。
2. 混合：将碳化硅微粉、超微粉、氧化锆微粉、陶瓷结合剂、聚酯树脂、酚醛树脂、偶联剂、气相白炭黑和复合蜡进行混合，搅拌均匀。
3. 热压成型：将混合均匀的陶瓷结合剂超硬砂轮料放入热压成型模具中，进行热压成型，热压温度为120℃～150℃，热压压力为3～5MPa，热压时间为5～10分钟。
4. 烧成：将热压成型后的陶瓷结合剂超硬砂轮进行烧成，烧成温度为850℃～950℃，烧成时间为2～4小时。
5. 冷却：将烧成后的陶瓷结合剂超硬砂轮进行自然冷却或强制冷却。
6. 加工：对冷却后的陶瓷结合剂超硬砂轮进行加工，加工出所需的形状和尺寸。
7. 质量检测：对加工后的陶瓷结合剂超硬砂轮进行质量检测，合格后即可包装出厂。
本发明的陶瓷结合剂超硬砂轮具有高硬度、高耐磨性、高耐久性和高抗弯强度等特点，广泛用于磨削加工领域，可对硬质合金、陶瓷、玻璃等硬脆材料进行高效磨削加工。
万向节球道磨用纳米陶瓷结合剂cBN砂轮的生产技术
本技术提供一种万向节球道磨用纳米陶瓷结合剂cBN砂轮及其制备方法。
所述纳米陶瓷结合剂由SiO2、V2O5、Na2O、Al2O3、K2O组成，添加5%～8%纳米ZrO2。
本技术提供的纳米陶瓷结合剂砂轮，所用结合剂与一般陶瓷结合剂的差别在于，用稀有金属氧化物V2O5替代常用的B2O3，同时添加纳米ZrO2，利用稀有金属氧化物能提高结合剂润湿能力的作用，提高砂轮的强度和硬度，使砂轮在保证较高的锋利性同时，具有更好的形状保持性，从而提升磨削速度和修整间隔，大大提升磨削效率和砂轮使用寿命。
权利要求书1.一种万向节球道磨用纳米陶瓷结合剂，其特征在于，所述万向节球道磨用纳米陶瓷结合剂含有基础结合剂以及纳米ZrO2；所述纳米ZrO2的用量为基础结合剂的5%～8%；所述基础结合剂包括SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、V2O5；所述纳米ZrO2的粒径为30～50 nm；所述基础结合剂的重量百分数组成为，SiO2 45～60%、V2O5 20～30%、Al2O3 5～10%、Na2O 5～16%、K2O 5～10%；所述万向节球道磨用纳米陶瓷结合剂的制备方法为，将基础结合剂与纳米ZrO2混合均匀，然后加热至1500℃，然后快速水冷，再球磨3～5小时，然后干燥、过筛，选择600目至800目间的粉末，得到所述纳米陶瓷结合剂。
2.一种万向节球道磨用纳米陶瓷结合剂cBN砂轮，其特征在于，所述万向节球道磨用纳米陶瓷结合剂cBN砂轮由基体和磨料层组成；所述磨料层包括权利要求1所述纳米陶瓷结合剂；所述磨料层的重量百分数组成为，cBN磨料40～60%、Al2O3磨料20～30%、纳米陶瓷结合剂15～30%、造孔剂1～5%、临时粘结剂5～10%；万向节球道磨用纳米陶瓷结合剂cBN砂轮的制备方法包括以下步骤：（1）将基础结合剂与纳米ZrO2混合均匀，然后加热至1500℃，然后快速水冷，再球磨3～5小时，然后干燥、过筛，选择600目至800目间的粉末，得到纳米陶瓷结合剂；（2）将磨料、纳米陶瓷结合剂、造孔剂、临时粘接剂混合均匀，然后干燥、过120目标准筛，得到混合料；所述磨料含有cBN；（3）将混合料干压成型，得到生坯；所述生坯经过热处理得到磨料层；（4）将磨料层与基体结合，得到万向节球道磨用纳米陶瓷结合剂cBN砂轮。
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