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陶瓷刚玉磨料的研制

陈玮  
【摘要】:陶瓷刚玉磨料是一种新型的应用前景广泛的磨料,它是利用溶胶一凝胶技术生产的微晶氧化铝陶瓷磨料,具有硬度高、韧性好等特点。利用溶胶—凝胶技术生产陶瓷刚玉磨料的工艺过程比较复杂,一般要经历溶胶—凝胶、凝胶的干燥、破碎、烧结等多个工艺步骤,每个工艺步骤都与陶瓷刚玉磨料的性能有着密切的关系。 在溶胶—凝胶工艺过程中,胶凝速度对胶凝过程有着十分重要的影响,通过对胶凝过程的研究,确定了影响胶凝时间的主要因素有初始固含量、加酸量、胶凝剂加入量、温度等,并获得了实验室条件下最佳的胶凝条件。 在凝胶干燥过程中,温度、干燥器皿、干燥方式等因素都会对干凝胶的强度产生影响,通过分析干燥过程,设计了一套特殊的干燥器皿,并提出了几种能够有效缩短干燥时间,同时增加凝胶强度的干燥温度制度。 凝胶的烧结过程,由于涉及到物理变化及化学变化,物料的体积收缩十分明显,物料内应力的非常大,从而对陶瓷刚玉磨料性能有较大的影响。运用XRD、SEM、硬度、BET吸附、真密度等分析方法,研究了烧结过程中氧化铝的物相、收缩率、硬度、孔径等的变化规律,获得了不同烧结阶段物料内应力的变化规律,优化设计了适合陶瓷刚玉磨料烧结的温度制度。 运用差热、XRD等分析手段,对烧结过程中氧化铝的相变过程进行了研究,提出温度是影响相变速率的重要因素;通过降低活化能的方式可以促进氧化铝的相变过程,研磨和添加晶种都是较好的降低氧化铝相变过程活化能的方式。 通过一系列的实验,确定了最佳的溶胶-凝胶条件、最佳的干燥温度制度及最佳的烧结温度制度,在实验室条件下制备出了符合要求的陶瓷刚玉磨料,陶瓷刚玉磨料样品的指标为:硬度1982HV,真密度为3900kg.m~(-3),一次晶体<1μ。


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