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本文就CBN砂轮及微晶玻璃的发展历史、制备技术及应用做了较为系统的综述。根据CBN砂轮结合剂的特殊要求,结合相图,选取氟硅酸盐微晶玻璃作为本次实验的研究对象。采用化学纯原料,Na2SiF6为晶核剂,用烧结法制备出了主晶相为氟金云母的微晶玻璃,经扫描电子显微镜观察,其中的晶粒尺寸为2μm。 实验结果表明:晶核剂Na2SiF6能有效促进氟金云母微晶玻璃的晶化,其最佳加入量为7%。随着Na2SiF6含量的增加,玻璃析晶能力增强,热处理后氟金云母晶体增多,晶粒尺寸变小,但其用量不宜超过7%。ZnO可部分替代MgO,随着ZnO/MgO比的增加,玻璃体的熔化温度及烧结温度可显著降低,当ZnO/MgO比由2/10上升到8/4的时候,玻璃的熔化温度也将由1050℃下降到900℃,同时微晶玻璃强度也有所增加。 用烧结法制备微晶玻璃时,热处理制度对微晶玻璃性能影响很大。利用两阶段法(即分液相烧结和晶化两阶段)对试样进行热处理,有助于减少试样内部气孔率,提高微晶玻璃烧结体的整体强度。对于所研究的微晶玻璃体系,液相烧结温度为900℃,烧结时间1h,晶化温度为750℃,晶化时间2h为最合适的晶化工艺制度。该条件下得到的微晶玻璃的晶粒尺寸可控制在1~2μm,抗折强度可到达107.5 MPa,显微硬度为10.8GPa,晶体结构为六方片状,主晶相为氟金云母。 根据陶瓷磨具的“磨粒—结合剂—气孔”三角坐标,初步确定砂轮制备的工艺参数。对“8”字块试样进行抗拉强度测试,结果表明:以微晶玻璃做砂轮结合剂,试样块的抗拉强度较普通陶瓷结合剂要高出135%,由此说明以微晶玻璃作为高速、高性能CBN砂轮结合剂具有较好的应用前景。采用最大应力学说以及平均应力学说对测试结果进行理论计算得出:采用本次研究的微晶玻璃结合剂的CBN砂轮的最高使用工作速度为100m/s,较采用普通陶瓷结合剂提高了66.6%。