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1、各种添加各种添加剂对低温陶瓷低温陶瓷结合合剂性性能的影响能的影响实验纲要实验纲要实验研究背景实验研究背景实验研究意义实验研究意义实验过程实验过程实验结果及分析实验结果及分析实验结论实验结论致谢致谢 陶瓷结合剂磨具被广泛用于机械、汽车制造业、电子行业、建筑业、陶瓷结合剂磨具被广泛用于机械、汽车制造业、电子行业、建筑业、航空航天等许多行业和领域，其用量在磨具总用量中占航空航天等许多行业和领域，其用量在磨具总用量中占5050以上。以上。其中陶瓷结合剂超硬材料加工工具得到发展和应用。其中陶瓷结合剂超硬材料加工工具得到发展和应用。 目前国内外超硬磨料陶瓷磨具大多采用目前国内外超硬磨料陶瓷磨具大多采用10
2、001000以下低温烧成。以下低温烧成。超硬材超硬材料陶瓷磨具以结合剂磨耗为主料陶瓷磨具以结合剂磨耗为主,所以磨具的磨削性能及耐用度较差所以磨具的磨削性能及耐用度较差。 低温陶瓷结合剂有节约能源，降低烧成燃料成本缩短生产周期提高生低温陶瓷结合剂有节约能源，降低烧成燃料成本缩短生产周期提高生产效率提高磨具的外观和内在质量，减少烧成废品可防止磨料性能产效率提高磨具的外观和内在质量，减少烧成废品可防止磨料性能因高温作用而产生的性能劣化等优势。因高温作用而产生的性能劣化等优势。研究背景研究背景研究意义研究意义 低温陶瓷磨具生产中容易产生的一些问题：磨低温陶瓷磨具生产中容易产生的一些问题：磨具坯体的强度
3、差、磨具强度、硬度不易控制，不易具坯体的强度差、磨具强度、硬度不易控制，不易生产高硬度的磨具；因此为了改善结合剂本身性能生产高硬度的磨具；因此为了改善结合剂本身性能可以通过研究添加剂对低温陶瓷结合剂性能的影响可以通过研究添加剂对低温陶瓷结合剂性能的影响近而改善低温陶瓷结合剂性能，提高磨具的强度韧近而改善低温陶瓷结合剂性能，提高磨具的强度韧性、耐磨性。性、耐磨性。实验过程实验过程 一一 本实验使用以粘土本实验使用以粘土本实验使用以粘土本实验使用以粘土- - - -长石长石长石长石- - - -硼玻璃系统硼玻璃系统硼玻璃系统硼玻璃系统基础结合剂，选定的低温陶瓷结合剂：粘基础结合剂，选定的低温陶瓷结
4、合剂：粘基础结合剂，选定的低温陶瓷结合剂：粘基础结合剂，选定的低温陶瓷结合剂：粘土、长石、硼玻璃配比土、长石、硼玻璃配比土、长石、硼玻璃配比土、长石、硼玻璃配比30:20:50 30:20:50 30:20:50 30:20:50 ，添加剂，添加剂，添加剂，添加剂选择三种分别为氧化铅、氧化锌、硼酸。选择三种分别为氧化铅、氧化锌、硼酸。选择三种分别为氧化铅、氧化锌、硼酸。选择三种分别为氧化铅、氧化锌、硼酸。研究三种添加剂单次添加量分别为研究三种添加剂单次添加量分别为研究三种添加剂单次添加量分别为研究三种添加剂单次添加量分别为36 36 36 36 9 129 129 129 12时对基础结合剂耐
5、火度和结合剂时对基础结合剂耐火度和结合剂时对基础结合剂耐火度和结合剂时对基础结合剂耐火度和结合剂抗折强度的影响抗折强度的影响抗折强度的影响抗折强度的影响基础结合剂和添加剂的选定：基础结合剂和添加剂的选定：实验过程实验过程 二二粘土粘土混合混合过筛过筛混均匀混均匀基础结合剂基础结合剂氧化铅氧化铅硼酸硼酸氧化锌氧化锌混合、加粘结剂混合、加粘结剂成型、干燥、烧成成型、干燥、烧成测洛氏硬度测洛氏硬度测抗折强度测抗折强度三角锥成型、干燥三角锥成型、干燥测耐火度测耐火度长石长石硼玻璃硼玻璃实验流程图：实验流程图：实验过程实验过程 三三 实验操作内容实验操作内容配制糊精液配制糊精液计算结合剂添加量计算结合剂
6、添加量制定升温制定升温曲线曲线制作耐火锥、耐火台制作耐火锥、耐火台干燥干燥测耐火测耐火度度压制试样条压制试样条制定烧结曲线制定烧结曲线烧结烧结抗抗折强度强度的测试。折强度强度的测试。实验过程四实验过程四编号编号基础结合基础结合剂剂氧化铅氧化铅% %氧化锌氧化锌% %硼酸硼酸% %1 12 23 34 45 51001001001001001001001001001000 03 36 69 912120 03 36 69 912120 03 36 69 91212 表一：结合剂中基础结合剂与添加剂的质量百表一：结合剂中基础结合剂与添加剂的质量百分数分数（%）计算添加剂各量的多少：计算添加剂各量的
7、多少：计算添加剂各量的多少：计算添加剂各量的多少：实验过程五：耐火度的测定实验过程五：耐火度的测定耐火度测定升温曲线耐火度测定升温曲线制作耐火锥、耐火台制作耐火锥、耐火台干燥干燥按上图升温曲线烧按上图升温曲线烧烧成烧成观察锥倒情况并记录相应数据观察锥倒情况并记录相应数据实验过程六：抗折强度的测定实验过程六：抗折强度的测定一组 1-3 1-4 1-5 3-5二祖 1-2 3-1 3-2 3-3 3-4三组 1-1 2-1 3-1 2-2 2-3 2-4 2-5 为制定石条烧成曲线依据耐火度不同将结合剂分为三组烧成：为制定石条烧成曲线依据耐火度不同将结合剂分为三组烧成：小石条标准：小石条标准：66
8、28 密度：密度：2.38g 3计算得每个小石条质计算得每个小石条质量量M=2.4g 从已混好的试样结合从已混好的试样结合剂中各称取剂中各称取2.4g，做，做15种石条，种石条， 每每 样样 石石条制作条制作4个个混料混料压制成型压制成型干燥干燥按按下图烧成曲线烧成下图烧成曲线烧成取出后测定抗折强度取出后测定抗折强度并记录相关数据并记录相关数据石条烧成曲线石条烧成曲线实验结果一实验结果一氧化铅氧化铅实验结果二实验结果二氧化锌氧化锌实验结果三实验结果三硼酸硼酸实验分析一实验分析一 分析添加剂对低温陶瓷结合剂性能的影响分析添加剂对低温陶瓷结合剂性能的影响氧化铅：氧化铅：PbO作为助熔材料引入结合剂
9、，作为助熔材料引入结合剂，PbO本身的耐火度就较低，并且本身的耐火度就较低，并且PbO和和SiO2在较低的在较低的温度下会生成固溶体，而这种固溶体的熔点更低温度下会生成固溶体，而这种固溶体的熔点更低进一步起到助熔作用，因此，进一步起到助熔作用，因此， PbO的加入会显著的加入会显著降低结合剂的耐火度。降低结合剂的耐火度。u硼酸：硼酸：B2O3的熔点很低，为的熔点很低，为460，硼可以与陶瓷中的，硼可以与陶瓷中的SiO2形成熔点较低的玻璃体。但是有资料表明，结合剂中形成熔点较低的玻璃体。但是有资料表明，结合剂中B2O3含量的增加，结合剂的耐火度不会一直降低，反而有含量的增加，结合剂的耐火度不会一
10、直降低，反而有可能升高，当含量低时，结合剂的耐火度也可能很低。在可能升高，当含量低时，结合剂的耐火度也可能很低。在基础结合剂中就有硼玻璃的加入，已提供一定量的基础结合剂中就有硼玻璃的加入，已提供一定量的B2O3，所以对研究所以对研究B2O3的加入对结合剂耐火度的影响，要综合考的加入对结合剂耐火度的影响，要综合考虑各种因素的影响。虑各种因素的影响。u氧化锌：氧化锌的加入在一定程度上增加了结合剂的耐火度氧化锌：氧化锌的加入在一定程度上增加了结合剂的耐火度但影响不大。但影响不大。实验分析二实验分析二分析添加剂对低温陶瓷结合剂抗折强度的影响分析添加剂对低温陶瓷结合剂抗折强度的影响 氧化铅：氧化铅：适量
11、的适量的PbO的加入可以提高结合剂中玻璃相的含量，增强结合的加入可以提高结合剂中玻璃相的含量，增强结合剂对磨粒的把持力，从而达到增加强度的目的；过多时，液相量过多，这剂对磨粒的把持力，从而达到增加强度的目的；过多时，液相量过多，这就会使磨具在磨削高温的条件下发生变形、发泡等问题，而降低磨具的强就会使磨具在磨削高温的条件下发生变形、发泡等问题，而降低磨具的强度。度。u硼酸：硼酸：B B2 2O O3 3作为网络形成体，能够使网络结构更加致密，提高作为网络形成体，能够使网络结构更加致密，提高网络的联接强度，使结合剂自身的强度得到提高，从而也可提网络的联接强度，使结合剂自身的强度得到提高，从而也可提
12、高磨具的整体强度；但是高磨具的整体强度；但是B B2 2O O3 3的加入量过多时，会使结合剂的的加入量过多时，会使结合剂的热膨胀系数增大，导致结合剂和磨粒之间不能有效地结合，即热膨胀系数增大，导致结合剂和磨粒之间不能有效地结合，即降低了结合强度。降低了结合强度。u氧化锌：在高温条件下，氧化锌：在高温条件下，ZnOZnO和硼形成硼锌玻璃，添加适量的和硼形成硼锌玻璃，添加适量的ZnOZnO，可增大陶瓷结合剂的碱用量，起到很好的助熔作用，可，可增大陶瓷结合剂的碱用量，起到很好的助熔作用，可促使液相产生，大幅度降低陶瓷结合剂的熔融温度，而且能够促使液相产生，大幅度降低陶瓷结合剂的熔融温度，而且能够改
13、善对磨粒的润湿性，促使结合剂与磨粒有力的结合，从而提改善对磨粒的润湿性，促使结合剂与磨粒有力的结合，从而提高抗折强度。高抗折强度。实验结论实验结论u氧化铅的加入显著降低了结合剂得耐火度，适量的氧化铅的加入显著降低了结合剂得耐火度，适量的氧化铅可以提高结合剂的抗折强度。氧化铅可以提高结合剂的抗折强度。u氧化锌的加入在一定程度上增加了结合剂的耐火度氧化锌的加入在一定程度上增加了结合剂的耐火度且随着添加剂量的加入结合剂耐火度逐渐上升；加且随着添加剂量的加入结合剂耐火度逐渐上升；加入氧化铅后抗折强度有一定的增加。入氧化铅后抗折强度有一定的增加。u加入一定量硼酸可降低低温陶瓷结合剂的耐火度但加入一定量硼酸可降低低温陶瓷结合剂的耐火度但要注意考虑各种因素；适量的硼酸则提高结合剂的要注意考虑各种因素；适量的硼酸则提高结合剂的抗折强度抗折强度谢谢大家！
