溶胶喷雾干燥法制备陶瓷结合剂砂轮的研究

发布时间：2017-08-21 23:07

  本文关键词：溶胶喷雾干燥法制备陶瓷结合剂砂轮的研究

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【摘要】：传统精密磨削用的陶瓷结合剂砂轮是以几微米到几十微米的粉体结合剂与超细磨料干混合后压制烧结而成,由于磨料易团聚和结合剂颗粒较粗等原因,使得所制备的砂轮微观结构较粗大,均匀性差,导致砂轮磨削性能不够理想。本文采用溶胶-凝胶技术和喷雾干燥技术相结合来制备精密磨削用砂轮,并探讨了与之相关的技术和理论问题。主要研究内容和结果如下:(1)采用聚乙二醇(PEG 20000)对SiC微粉进行改性处理。结果表明:PEG添加量为5wt%时,处理后的SiC微粉分散均匀,悬浮性最好。(2)通过向Si O_2溶胶中加入Na NO_3、Li NO_3、Al(NO_3)3和H3BO_3溶液,制备了R_2O-B2O_3-Al2O_3-Si O_2系多组分溶胶结合剂。结果表明:加入电解质后的硅溶胶粒径大小顺序是Al3+Na+Li+,透光性是Al3+Na+Li+;温度40℃条件下所制多组分溶胶结合剂的粒径为281.5nm;多组分溶胶结合剂的制备温度从40℃提高到80℃,溶胶的粒径长大到769.1nm,且透光性和稳定性降低;经820℃烧结后,结合剂玻璃相中可析出纳米级的α-石英晶体。(3)将多组分溶胶结合剂和碳化硅混合后经喷雾干燥制备出陶瓷结合剂碳化硅复合粉体,系统优化了喷雾工艺参数。结果表明:当喷雾压力为0.10MPa,粘结剂含量为5wt%时,凝胶化的陶瓷结合剂以薄膜的形式对SiC磨料形成较完整的包裹,复合粉体平均粒径为9.58μm的球形,松装密度和休止角分别为0.941g/cm3和23°,有较好的压制成型性能。(4)复合粉体经压制、干燥、煅烧制得烧结复合体,对比溶胶喷雾干燥法和熔融法所制烧结体的各种性能。结果表明:与熔融法所制试样相比,相同条件下,溶胶喷雾干燥法所制试样的抗弯强度和硬度较高,气孔率较低,且微观结构更均匀,结合剂对SiC磨料的包裹性更好,无明显大孔隙;采用溶胶喷雾干燥法所制砂轮磨削不锈钢,所得工件粗糙度为0.042μm,较熔融法所制砂轮要低78%,且溶胶喷雾法所制砂轮磨削后的工件表面均匀性更好。
【关键词】：溶胶-凝胶 陶瓷结合剂 碳化硅 喷雾干燥 精密磨削
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG743
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-26
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 陶瓷结合剂14-16
• 1.2.1 陶瓷结合剂简介14-15
• 1.2.2 陶瓷结合剂相关理论15-16
• 1.2.3 陶瓷结合剂制备工艺16
• 1.3 碳化硅16-19
• 1.3.1 碳化硅的基本性质17
• 1.3.2 碳化硅微粉的磨削用途17
• 1.3.3 碳化硅微粉表面改性17-19
• 1.4 溶胶-凝胶法19-22
• 1.4.1 溶胶-凝胶法发展简史19-20
• 1.4.2 溶胶-凝胶法基本原理20
• 1.4.3 溶胶稳定性的影响因素20-22
• 1.5 喷雾干燥法22-25
• 1.5.1 概述22-24
• 1.5.2 喷雾干燥影响因素24-25
• 1.6 本课题研究的意义和内容25-26
• 第2章 实验26-35
• 2.1 实验材料与设备26-28
• 2.1.1 材料选择与作用26-27
• 2.1.2 实验设备及仪器27-28
• 2.2 制备工艺及性能表征28-33
• 2.2.1 碳化硅微粉改性28
• 2.2.2 陶瓷结合剂制备工艺28-29
• 2.2.3 复合粉体的制备与烧结29-30
• 2.2.4 性能测试及表征30-33
• 2.3 喷雾干燥设备33-35
• 第3章 碳化硅表面改性及溶胶陶瓷结合剂的研究35-50
• 3.1 引言35-36
• 3.2 碳化硅微粉的表面改性36-42
• 3.2.1 碳化硅微粉的粒度分布36-38
• 3.2.2 碳化硅微粉的SEM分析38-39
• 3.2.3 碳化硅微粉的悬浮性分析39
• 3.2.4 碳化硅微粉的热重分析39-40
• 3.2.5 碳化硅微粉的红外光谱图分析40-41
• 3.2.6 碳化硅微粉的X射线衍射分析41-42
• 3.3 溶胶陶瓷结合剂的制备42-49
• 3.3.1 电解质对硅溶胶性能的影响42-44
• 3.3.2 制备温度对多组分溶胶性能的影响44-47
• 3.3.3 陶瓷结合剂干凝胶DSC-TG曲线47-48
• 3.3.4 陶瓷结合剂的XRD48-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 陶瓷结合剂碳化硅砂轮的制备及性能研究50-66
• 4.1 引言50
• 4.2 陶瓷结合剂碳化硅混合浆料喷雾干燥50-57
• 4.2.1 喷雾干燥压力对溶胶喷雾干燥所制复合粉体性能的影响50-53
• 4.2.2 粘结剂量对溶胶喷雾干燥所制复合粉体性能的影响53-56
• 4.2.3 熔融法和溶胶喷雾干燥法所制复合粉体形貌分析56-57
• 4.3 碳化硅微粉砂轮不同制备工艺对比57-62
• 4.3.1 结合剂量对烧结复合体气孔率的影响57-59
• 4.3.2 结合剂量对烧结复合体抗弯强度的影响59-60
• 4.3.3 结合剂量对烧结复合体硬度的影响60-61
• 4.3.4 结合剂量对烧结复合体显微结构的影响61-62
• 4.4 陶瓷结合剂碳化硅砂轮磨削实验62-64
• 4.5 本章小结64-66
• 结论66-67
• 参考文献67-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士期间发表的论文74

【参考文献】

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本文编号：715640