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陶瓷结合剂cBN (立方氮化硼)磨具具有磨削力强,高速加工时不烧伤工件,可修整且耐用等优点,是目前理想的高速、高效和高精度的磨削工具,尤其是在加工黑色金属及其合金方面具有无与伦比的优势。因此,研究高性能cBN磨具用陶瓷结合剂具有重要的意义。本文以Si02-Al203-B203-R20-RO系玻璃为基础,利用红外光谱分析、X射线衍射分析、扫描电子显微镜、热膨胀系数和力学性能测试等手段研究了(Na20+Li20)与Si02的摩尔比(碱硅比)对陶瓷结合剂结构与性能的影响规律。在此基础上,研究了外加MgF2、β-锂辉石或AlN对基础陶瓷结合剂力学性能、热膨胀系数、物相组成、微观结构等的影响规律。最后,探讨了陶瓷结合剂碱硅比、cBN粒度对cBN磨具气孔率、显微结构、抗弯强度和磨削性能的影响。研究结果显示,陶瓷结合剂配方组成中的碱硅比对其熔融程度、[Si04]、[B03]和[B04]等基团的结合、玻璃相含量等均有影响;陶瓷结合剂的耐火度随着碱硅比的增大而降低。碱硅比为0.12时,陶瓷结合剂在680 ℃烧结后的抗弯强度最高,达到了 152 MPa。随着碱硅比的增大,陶瓷结合剂烧结体的最佳烧结温度及其抗弯强度逐渐降低;显微硬度总体上呈逐渐降低的趋势,热膨胀系数呈逐渐上升的趋势,但会受烧结体的物相组成和显微结构影响。陶瓷结合剂烧结体的热膨胀系数随AlN添加量的增大而逐步降低,但添加β-锂辉石、MgF2时却影响不大。添加AlN和β-锂辉石使烧结体的抗弯强度降低,而添加MgF2却使其有所提高,当MgF2含量为8wt%时,抗弯强度达到最大值153 MPa,比未添加时提高了 10%。陶瓷结合剂的碱硅比对cBN磨具的抗弯强度、气孔率和磨削性能影响较大。碱硅比由0.12逐步增大到0.16、0.20时,cBN磨具的最高抗弯强度和气孔率逐步降低,分别为77、70、60 MPa和19.78、15.94、12.14%;碱硅比为0.16时,cBN磨具的磨削性能最好。cBN磨具的抗弯强度和磨削性能随着所用cBN磨料的粒度增大而变差。添加8 wt%MgF2对陶瓷结合剂(碱硅比0.12)改性后,所制cBN磨具的气孔率升高,抗弯强度略有降低,磨削性能略有提高。