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(1.郑州大学材料科学与工程学院,郑州 450001；2.郑州航空工业管理学院,郑州 450015)

0 引 言

陶瓷结合金刚石砂轮具有强度高、加工效率高、加工精度高、形状保持好、使用寿命长等优点,被广泛用于切削和磨削加工金刚石复合片、硬质合金、结构陶瓷、宝石等高硬脆性材料。常用的陶瓷结合剂有铝硅酸盐、硼硅酸盐和硼铝硅酸盐等[1-6]。当在陶瓷结合剂中添加一定量的氧化钇、氧化镧等稀土金属氧化物或其他副族金属氧化物时,可以有效优化结合剂的网络结构,提高其强度和硬度,增强金刚石砂轮的磨削性能[4-6]。添加B2O3、Na3AlF6和Na2O复合助熔剂[7]或者同时调节MgO和ZnO或MgO和SiO2的含量可以提高陶瓷结合剂的强度,降低其热膨胀系数[8-9]。张小福等[10-14]研究了金刚石的耐高温性能以及金刚石的表面涂覆技术,发现表面镀钛既可以增强金刚石的高温稳定性,又可以提高陶瓷结合剂与金刚石磨粒的高温润湿性,而添加一定量的Na2O可以降低陶瓷结合剂的软化温度和高温熔体黏度。但是,金刚石砂轮所用陶瓷结合剂依然存在烧结温度高、金刚石砂轮整体强度较低[5]等问题。

研究发现,Na2O-SiO2-Al2O3-B2O3系陶瓷结合剂对金刚石的润湿性较好[15-17],但仍存在烧结温度高、强度低的问题。通过调整组分的比例可降低烧结温度、增强结合剂的强度。而根据玻璃的无规网络模型,碱金属元素能够改变网络结构从而改变玻璃的性质。因此,作者以Na2O-SiO2-Al2O3-B2O3系陶瓷结合剂为研究对象,研究了Na2O含量对该陶瓷结合剂物相组成、热膨胀系数、抗弯强度、硬度等的影响,并测试了该陶瓷结合金刚石砂轮的抗弯强度。……