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毕业课题外文参考资料译文题 目： CBN砂轮的烧结和玻璃化热处理 院系名称： 材料学院 专业班级： 材料F0904 学生姓名： 戚松伟 学 号： 200946920702 指导教师： 侯永改 教师职称： 教授 指导教师评语： 签名： 年 月 日CBN砂轮的烧结和玻璃化热处理摘要：在过去的十年里，人们一直怀着极大的兴趣研究砂轮的玻璃化热处理，但是很少有人发表对用CBN和金刚石为磨料的超硬砂轮这一领域的研究。研究表明，陶瓷结合剂的玻璃化热处理对砂轮的磨损具有显著的影响。这可以由砂轮的磨损参数，即磨削比的巨大变化表现出来。然而，以CBN和金刚石为磨料的砂轮，要求与其相熔的结合剂体系的成型压力和玻璃化处理温度低。本文介绍了适用于这些类型的砂轮的一些初始过程，包括粉料的选择、混合和玻璃化热处理，表明使用低石英含量的结合剂材料，能够减小砂轮快速磨损的趋势。1。CBN砂轮陶瓷结合剂的原料陶瓷结合剂由无机物形成的，包括粘土、长石，当砂轮在高温下烧制时，矿物助熔剂长石和化学助熔剂硼砂会融化。随着参照原材料命名，“玻璃料”是一种具有预先确定氧化物含量的玻璃，“助熔剂”是一个低熔点，可降低磨料间表面张力的硅质粘土，“预烧结”是结合剂包含粘土矿物质(如粘土、助熔剂)， “坯体状态”是指陶瓷结合剂热处理后合并在一起的模型。考虑到个别结合剂的成分，矿物含量和玻璃料没有什么直接影响砂轮的制造能力。有水存在下，大多数粘土表现出一定的可塑性，从而提高模具的能力以便使砂轮，在其坯体状态，可以用机械方法处理。结合剂的化学成分，包括硼砂，混合时往往会产生质量的变化和稳定性，因为他们在热处理的初始阶段，低熔融点的物质融合在一起，并在某些情况下，随时有粘合剂成分烧掉例如糊精。如果助熔剂的含量比较大，即，键能比较高或含有大比例的助熔剂，剩余的有机粘合剂有时可以通过熔化了的助熔剂压缩掉。当这种情况发生时，一个“黑中心形成，它创建了一个结构弱点，在砂轮的中间。然而，使用硼砂的缺点是它的价格非常高，修改结合剂的化学成分是很合理的一种手段。在某些情况下，结合剂由预烧结多孔玻璃粉末和硅质成分组成，可以形成完美的玻璃结合剂，如粘土和矿物长石，当被加热到高温的情况下减少不良反应的优点。后面的一个例子是石英在其转变温度573。C时的突然膨胀，这将导致结合剂间产生裂缝降低砂轮的强度。但是，如果使用的是粘土和助熔剂减少或可能溶解的石英颗粒，结合剂的性能就比较稳定。结合剂成分的选择最大的好处就是，避免使用硼砂这类高活性助熔剂对磨料性能的影响，例如，溶胶-凝胶法对CBN晶粒的影响。结合剂中粘土的好处是使磨具在坯体状态下拥有一定强度，而坏处是产生“黑中心”和脱模困难。显然，结合剂成分的选择是根据车轮的类型和尺寸、制造工艺、砂轮原材料和成本的高低与烧成温度和保温时间来决定。2。CBN砂轮陶瓷结合剂中结石英的溶解陶瓷结合剂桥裂纹的形成通常伴随着晶体类型的快速转变，由玻璃化温度冷却到573摄氏度时就会使-石英转变为-石英。为了保证石英颗粒在熔融过程的保持完整性，砂轮必须保持在玻璃化温度以下，直到在石英颗粒溶解。Jackson和米尔斯开发了一个石英溶解模型使用的是耐火材料铝硅酸盐玻璃粘接系统1和铝硼硅酸盐玻璃粘接系统2，使用在陶瓷结合剂碳化硅砂轮也被用在高性能的刚玉和CBN砂轮。制备实验混合物，并在数量的浸泡持续时间的范围内的不同的温度下玻璃化。残余石英的量的测定使用粉末透视法的实验结果进行比较，来自相同的实验条件与常量的溶解模型。各种玻璃化条件下的残余石英含量的比较与预测的结果显示于铝硼硅酸盐玻璃的粘接系统用于粘接CBN砂轮的图中。图1示出陶瓷结合剂在950C和玻璃化温度之间的关系。图2显示了陶瓷结合剂在1000C时石英含量的变化.结果表明，该模型更好地预测残余石英含量最少时是砂轮的玻璃化转变温度的保持到一到六个小时的时候。虽然溶解模型正确的预测出在玻璃化温度下保持较短时间后石英的含量，但其他影响石英溶解的因素也要必须进行审查，以提高模型的准确性。除了所作的对比模型与铝 - 硼硅酸盐粘接系统广泛用于玻璃化的研磨工具，实验数据进一步证明，陶瓷结合剂中的粘土的含量对助融剂含量的比值是有影响的。这个比率的增加将导致结合剂中碱性氧化物降低二氧化硅的含量增加，进而使组合物熔体中的莫来石含量的增加，这些因素都将导致陶瓷结合剂中石英的溶解速度降低。影响溶解速率的另一个因素是在基质中的相位分布。伦丁在实验的研究表明 3，高岭土和长石的粒径小于石英颗粒的粒径。如果使长石的粒径增加到与石英颗粒的平均粒径相同，那么，它会导致在熔融玻璃中的莫来石相的不均匀分布，钾长石残留区域然后将变大，并在矩阵中的石英颗粒的分布将变得不均匀，因此，溶解石英的速率减少。石英产地和种类是影响其溶解率的另一个因素。因此，必须进行实验，检查石英的形状和尺寸，晶体的形状和尺寸，晶格缺陷，孪晶，结晶度，和石英中杂质的含量对其溶解速率的影响。人们希望进行实验，以研究当加入钾长石、钠长石，使K2O/Na2O得比值在两个极端的比率下使用，对石英溶解速率的影响。当考虑石英的溶解率使，这两种类型的长石的反应率和实验活化能的影响也是重要的因素。除了陶瓷结合剂粘结系统的溶解模型的进一步发展，实验目前正在开展调查的影响石英溶解速率的因素。使用金刚石和立方氮化硼作为研磨介质的陶瓷结合剂磨磨削工具的制造商将提供相关的知识来设计能消除对石英颗粒有不利影响的方法。3。陶瓷结合剂CBN砂轮的磨损 在热处理过程中石英的溶解对陶瓷结合剂CBN砂轮的磨损有显著的影响。图3示出了使用石英含量不同的陶瓷结合剂的CBN砂轮磨削工具对钢材料的磨损的效果。工具刚的分类是与磨料硬度的分类形式是一样的，就是刀具材料内所含的碳化合物含量的平均值的大小。如图中所示。如图3所示，磨削比，或G-比，是砂轮磨削效率的量度，它是工件的磨损量和砂轮材料的减少量所对应的体积的比值。该图演示降低石英含量对陶瓷粘结系统的效果，通过使用石英含量较低的结合剂，或使砂轮在玻璃化温度下有较长的时间，有利于改善砂轮的磨削性能。 X-射线衍射技术已被用于检测粘结系统的性能，用于选择高效率的CBN砂轮是一种有效的方法。4。结合剂的组成对砂轮性能的影响陶瓷结合剂砂轮的性能主要由烧制时影响陶瓷结合剂的两个重要因素，热膨胀系数和化学稳定性（耐玻璃键攻击和降解水溶液冷却剂）。在理想的情况下，热膨胀系数和磨粒率的系数应该是相同的，为了获得良好的附着力。热匹配将避免在界面上形成的应力，当砂轮冷却过程中的最后阶段，烧成。已经研究了各种用于陶瓷结合剂的铝酸盐和铝硼硅酸盐玻璃的热膨胀系数，可以用这些经验数据来计算。机械强度或硬度是砂轮的一个重要属性，该属性是通过改变键含量来调整。一个A级代表表示最柔软的砂轮和Z-级表示最硬的砂轮。结合剂的性能确定相邻颗粒之间粘结系统的坚固性和强度。但是，如果有一个固有的弱点在磨料和结合剂之间的凝聚力，砂轮的粘接强度和硬度不再单独受结合剂的影响。在某些情况下，具有低的热膨胀系数的磨料是由一个键故意把磨料的张力扩大，以便它作为一个更易碎晶粒。然而，作为一般规则，最好是尽可能实现热匹配，然后选择合适粒度的磨料应用。有时也有其他因素的影响，例如结合剂组成和选择，这些可能与砂轮制造的具体条件有关，或可能与结合剂和磨料之间的化学性能有关。对于水溶液中的化学稳定性也可能是一个重要的因素，这些因素都依赖于化学成分在整个砂轮制品中是独立可控的。砂轮的性质完全依赖于砂轮的尺寸和规格，其工作速度，和其他应用程序的详细信息，下面的描述可以笼统的推理出来。特别是碱性金属氧化物（特别是钠和钾的氧化物）是提高结合剂的热膨胀系数达到与CBN磨料相同的水平使用的主要成分。然而，碱金属氧化物也作为填充剂，倾向于降低结合剂的粘度，当制造较大的砂轮这可能不是一个好的方法。除了在此，碱金属氧化物还可以防止结合剂在冷却时脆性增加。然而，氧化钾，氧化钠会增加砂轮中结合剂和磨粒之间的粘度。为了提高砂轮结合剂的化学稳定性学达到可接受的水平，以便保证砂轮安全性和寿命，这是通常的做法，将钙和铝的氧化物添加到结合剂中。实际上，这些氧化物锁定的碱金属离子（如钠和钾等）成的原子晶格，降低了它们在结合剂中溶解度的效果。在一个可接受的能够调节的情况下，没有太多碱金属氧化物在不降低热膨胀系数的情况下，部分取代氧化硼而能达到结合剂所要求的强度和化学稳定性的要求。5。结论新的以CBN为磨料的陶瓷砂轮，结合剂粘结系统的发展涉及到许多的调整方案，来平衡砂轮的磨削性能、制备工艺、砂轮的安全性和