本文關(guān)鍵詞：溶膠—凝膠原位法成型砂輪的微晶玻璃結(jié)合劑研究

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【摘要】：傳統(tǒng)精密磨削用的陶瓷結(jié)合劑砂輪由于超細(xì)磨料易團(tuán)聚和結(jié)合劑顆粒較粗等原因,使得所制備的砂輪微觀結(jié)構(gòu)較粗大,均勻性差,導(dǎo)致砂輪磨削性能不夠理想。為此,本論文采用溶膠-凝膠法來制備Li_2O-ZnO-Al_2O_3-SiO_2系多組分溶膠,研究了電解質(zhì)、固含量、pH值、體系溫度和外加劑DMF等因素對(duì)溶膠的凝膠行為的影響；進(jìn)而制備了Li_2O-ZnO-Al2O3-SiO_2微晶玻璃結(jié)合劑材料,研究了ZnO、ZrO_2和P_2O_5含量及晶化溫度對(duì)結(jié)合劑的收縮率、析晶行為、顯微結(jié)構(gòu)、抗彎強(qiáng)度和熱膨脹系數(shù)等的影響,所得主要結(jié)果如下：獲得以下研究結(jié)果：1、電解質(zhì)的加入對(duì)SiO_2溶膠穩(wěn)定性的影響順序?yàn)閆rOCl2·8H_2O (NH_4)_2HPO_4Zn(NO3)2·6H_2O。當(dāng)pH=1.5時(shí),多組分溶膠的粘度和凝膠時(shí)間分別達(dá)到最小值18mPa.s和最大值150min,溶膠的粒徑最小為327.0nm。當(dāng)固含量為50-55wt%時(shí),凝膠時(shí)間大概在40-60min左右。當(dāng)體系溫度為90℃2時(shí),溶膠的濁度和粘度分別達(dá)到最大值156NTU和15.2mPa.s,初始凝膠時(shí)間最短為20min,當(dāng)溫度為70～80℃時(shí),溶膠的凝膠時(shí)間為40-60min左右。添加N,N-二甲基甲酰胺(DMF)能有效改善凝膠在干燥過程的開裂問題,確定DMF的最佳實(shí)驗(yàn)用量為10vol%,可以滿足原位凝膠成型砂輪工藝所要求的凝膠條件。2、ZnO、ZrO_2和P_2O_5加入對(duì)結(jié)合劑的性能影響均較大,ZnO加入量為10m01%時(shí),結(jié)合劑的收縮率最大,抗彎強(qiáng)度達(dá)到最大值為86MPa; ZrO_2含量為4m01%,且晶化工藝為900℃/2h時(shí),結(jié)合劑中析出了Li_2ZnSiO_4和m-Zr02晶相,晶體的數(shù)量較多,晶粒尺寸較小,抗彎強(qiáng)度最大為104MPa,熱膨脹系數(shù)最小為11.3×10~(-6)/℃；P_2O_5含量為3mo1%時(shí),結(jié)合劑中析出熱膨脹系數(shù)較小的β-鋰輝石固溶體和β-石英固溶體晶相,結(jié)合劑的抗彎強(qiáng)度達(dá)到最大值為98MPa,熱膨脹系數(shù)最小為6.7x 10~(-6)/℃。雖然添加4mol% ZrO_2的結(jié)合劑的抗彎強(qiáng)度較高,但是考慮到結(jié)合劑與磨料之間熱膨脹系數(shù)的匹配程度,最終選擇添加3mol% P_2O_5的結(jié)合劑作為最優(yōu)配方。3、采用溶膠-原位凝膠法制成金剛石/微晶玻璃結(jié)合劑復(fù)合坯體,經(jīng)600℃/1h和900-℃2h燒結(jié)后,結(jié)合劑對(duì)金剛石的包覆率接近100%,金剛石磨料與結(jié)合劑的結(jié)合緊密,且結(jié)合劑經(jīng)熱處理后析出微晶體,對(duì)提高微晶玻璃結(jié)合劑金剛石磨具的強(qiáng)度具有重要作用。
【關(guān)鍵詞】：溶膠 微晶玻璃結(jié)合劑 砂輪 原位凝膠成型 熱處理工藝
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG743
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-29
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 陶瓷結(jié)合劑14-21
• 1.2.1 陶瓷結(jié)合劑簡(jiǎn)介14-16
• 1.2.2 微晶玻璃16-20
• 1.2.3 微晶玻璃的制備工藝20-21
• 1.2.4 微晶玻璃的結(jié)構(gòu)及性能21
• 1.3 溶膠-凝膠法概述21-27
• 1.3.1 溶膠-凝膠法的基本反應(yīng)原理22
• 1.3.2 膠體穩(wěn)定的DLVO理論22-24
• 1.3.3 溶膠的凝膠化過程24-27
• 1.4 微晶玻璃的研究現(xiàn)狀27-28
• 1.5 研究意義及內(nèi)容28-29
• 第2章 實(shí)驗(yàn)29-37
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備29-31
• 2.1.1 材料選擇與作用29-30
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器30-31
• 2.2 制備工藝31-34
• 2.2.1 微晶玻璃體系的選擇31
• 2.2.2 微晶玻璃的配方設(shè)計(jì)31-32
• 2.2.3 結(jié)合劑多組分溶膠和凝膠的制備32-34
• 2.2.4 結(jié)合劑干凝膠的熱處理34
• 2.3 測(cè)試與表征34-37
• 2.3.1 溶膠的性能測(cè)試與表征34-35
• 2.3.2 結(jié)合劑干凝膠的性能測(cè)試與表征35-37
• 第3章 多組分溶膠的凝膠行為研究37-49
• 3.1 引言37
• 3.2 多組分溶膠的制備37-38
• 3.3 多組分溶膠的穩(wěn)定性及其凝膠機(jī)理38-48
• 3.3.1 電解質(zhì)對(duì)溶膠性能的影響38-40
• 3.3.2 pH值對(duì)多組分溶膠性能的影響40-42
• 3.3.3 固含量對(duì)多組分溶膠性能的影響42-44
• 3.3.4 溫度對(duì)多組分溶膠性能的影響44-46
• 3.3.5 N,N-二甲基甲酰胺對(duì)多組分溶膠穩(wěn)定性的影響46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第4章 溶膠原位成型砂輪用微晶玻璃結(jié)合劑研究49-71
• 4.1 引言49
• 4.2 ZnO含量對(duì)結(jié)合劑性能的影響49-52
• 4.2.1 ZnO含量對(duì)結(jié)合劑流動(dòng)性的影響49-51
• 4.2.2 ZnO含量對(duì)結(jié)合劑抗彎強(qiáng)度的影響51-52
• 4.3 晶核劑ZrO_2對(duì)結(jié)合劑結(jié)構(gòu)和性能的影響52-58
• 4.3.1 ZrO_2含量對(duì)結(jié)合劑流動(dòng)性的影響52-53
• 4.3.2 ZrO_2含量對(duì)結(jié)合劑高溫性能的影響53-54
• 4.3.3 ZrO_2含量對(duì)結(jié)合劑晶相和顯微結(jié)構(gòu)的影響54-56
• 4.3.4 ZrO_2含量對(duì)結(jié)合劑抗彎強(qiáng)度的影響56-58
• 4.4 晶核劑P_2O_5對(duì)結(jié)合劑結(jié)構(gòu)和性能的影響58-62
• 4.4.1 P_2O_5含量對(duì)結(jié)合劑流動(dòng)性的影響58-59
• 4.4.2 P_2O_5含量對(duì)結(jié)合劑高溫性能的影響59
• 4.4.3 P_2O_5含量對(duì)結(jié)合劑晶相及顯微結(jié)構(gòu)的影響59-61
• 4.4.4 P_2O_5含量對(duì)結(jié)合劑抗彎強(qiáng)度的影響61-62
• 4.5 晶化溫度對(duì)結(jié)合劑結(jié)構(gòu)和性能的影響62-68
• 4.5.1 晶化溫度對(duì)結(jié)合劑析晶情況的影響62-64
• 4.5.2 晶化溫度對(duì)結(jié)合劑顯微結(jié)構(gòu)的影響64-66
• 4.5.3 晶化溫度對(duì)結(jié)合劑熱膨脹系數(shù)的影響66-68
• 4.6 微晶玻璃結(jié)合劑與金剛石結(jié)合界面的顯微結(jié)構(gòu)分析68-69
• 4.7 本章小結(jié)69-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-80
• 致謝80-81
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文81

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本文編號(hào)：924328