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《天津大学》 2009年
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立方氮化硼基陶瓷复合材料的研究

张爱菊  
【摘要】: 立方氮化硼基陶瓷复合材料以其特有的性能,在铁族元素及黑色金属材料的加工方面获得了愈来愈广泛的应用。本文系统研究了组成、原料及制备工艺对CBN基复合材料用结合剂性能和结构的影响,研究了表面处理状态对CBN材料本身性能的影响和对CBN复合材料结构性能的影响。并探索了用陶瓷结合剂CBN粉体制备微晶结构CBN磨料的工艺和磨料性能。 研究结果表明:Li_2O对陶瓷结合剂耐火度降低的作用最强,其次是CaF_2、ZnO,MnO_2对耐火度的改变程度不大,而Fe_2O_3可以提高结合剂的耐火度。原料类型对陶瓷结合剂的性能具有明显影响。与氧化物原料相比,碳酸盐原料的添加可以降低陶瓷结合剂的耐火度;当添加原料的碳酸盐分解温度较低时,引入碳酸盐与引入氧化物的样品性能差别不大;当碳酸盐的分解温度在试样烧成温度附近时,碳酸盐原料向结合剂相引入气孔,使其性能下降;对比氢氧化物和碳酸盐原料,发现当氢氧化物的分解温度较低时,引入氢氧化物原料的样品性能较好。陶瓷结合剂制备工艺对其性能也有一定的影响。对于添加碳酸盐的陶瓷结合剂体系,预熔处理可以减少结合剂相中气孔的含量,提高试样的强度。对于添加氧化物的陶瓷结合剂体系,预熔处理是不必要的。 对CBN磨料进行酸处理、碱处理及低温玻璃涂层处理。酸处理有利于提高CBN磨料的单颗粒抗压强度、冲击韧性及热稳定性,而碱处理使CBN磨料表面的缺陷暴露出来,降低CBN磨料的性能。选择已有的Ti镀层和刚玉涂层的CBN磨料与本实验中制备的涂覆玻璃相的CBN磨料进行对比,发现溶胶-凝胶法制备的低温玻璃涂层不仅提高CBN磨料的力学性能,还显著提高其耐热性,使其起始氧化的温度点提高了近100℃。同时玻璃涂层使CBN与陶瓷结合剂之间达到化学结合,显著改善了CBN基陶瓷复合材料的界面结合状态。以CBN超细粉为原料,以陶瓷结合剂为粘结相,采用无压烧结工艺制备出微晶CBN磨料。实验结果表明,试样结构致密、强度较高,其性能与单晶磨料接近。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TQ174.1

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【引证文献】
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【参考文献】
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