田久根, 侯永改

(1. 郑州力弘超硬材料有限公司, 郑州 450001)

(2. 河南工业大学, 郑州 450001)

随着制造业的快速发展，机械设备对高性能材料的机加工工具要求也越来越高，超硬工具作为其中重要的一种受到日益广泛关注，且结合剂的性能对超硬工具的性能有着至关重要的影响。常用的超硬工具结合剂有金属结合剂、树脂结合剂和陶瓷结合剂，而低温陶瓷结合剂又是制备高性能金刚石工具的重要组成部分，直接影响金刚石工具的力学及切削性能等[1]。

目前，国内外研究人员研究的低温陶瓷结合剂主要有硼硅酸盐体系及铝硅酸盐体系。随着粉体技术的发展，越来越多的添加剂也应用到陶瓷结合剂中，通过添加不同种类的添加剂对结合剂性能和结构进行改性，在金刚石工具应用上取得了良好的效果[2-3]。

ZrSiO4就是其添加剂中的一种。ZrSiO4为四方晶系，属于岛状结构硅酸盐物质，具有熔点高、热膨胀系数低、化学稳定性好等优点，常用于传统陶瓷产业的陶瓷釉料及色料中[4]。由于ZrSiO4在烧结过程中，具有高温稳定性，抗震性极好，也常用于高温陶瓷原料。但在高温条件下，ZrSiO4易分解出单斜的ZrO2和非晶质的SiO2[5-6]，且ZrO2随着温度的改变会发生相变，其相变过程伴随的体积变化有可能导致烧结制品开裂和变形。但研究人员也利用ZrO2的体积效应，使陶瓷结合剂中的陶瓷增韧。侯永改等[7]在低温陶瓷结合剂中加入Nano- ZrO2来提高结合剂的韧性，并在实际生产中取得良好效果。同时，ZrO2能促进陶瓷结合剂微晶相生成，形成微晶化的陶瓷结合剂，使其具有高强度、强耐磨性等优点，从而使陶瓷金刚石磨具的性能显著提高[8]。……