金刚石陶瓷复合材料的研究

• 作 者: 沙婷
• 出 处: 天津大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 金刚石 陶瓷结合剂 添加剂 机械性能

金刚石陶瓷复合材料是一种在磨具磨削、超硬材料加工方面有广泛应用的新型复合材料。陶瓷结合剂作为金刚石复合材料的重要组成部分,是研究金刚石陶瓷复合材料的基础。实验采用Li₂O-Na₂O-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂基础陶瓷结合剂体系,探讨了陶瓷结合剂的组成及各成分比例对陶瓷结合剂的耐火度、流动性,金刚石陶瓷复合材料的抗弯强度、抗侵蚀性、微观形貌等各项性能的影响。实验结果表明:基础陶瓷结合剂体系在实验范围内的最佳SiO₂含量为46wt.%,以Li₂O代替基础体系中的Na₂O,可以明显降低耐火度,提高流动性,提高复合材料的强度及抗侵蚀性能。复合材料最大抗弯强度为57.90MPa。在基础结合剂体系中,分别添加适量的ZnO、CuO、SnO₂、Sb₂O₃、PbO,发现五种添加剂都可以降低结合剂的耐火度,改善结合剂的流动性,提高复合材料的抗弯强度,改善复合材料的抗侵蚀性能。在实验范围内,五种添加剂的最佳添加量分别为:Zn O 6wt.%,Cu O 6wt.%,SnO₂2wt.%,Sb₂O₃4wt.%,PbO 4wt.%。对比五种氧化物对复合材料性能的影响,可以看出这五种氧化物对复合材料抗弯强度的改善效果依次为:CuO>PbO>Sb₂O₃>ZnO>SnO₂。对复合材料抗侵蚀性能的改善效果依次为:PbO>CuO>ZnO>SnO₂>Sb₂O₃。研究SnO₂和Sb₂O₃复合添加对材料性能的影响。控制总添加量为6wt.%,当Sb₂O₃:SnO₂为3:1,800℃下烧结时,抗弯强度达到74MPa。