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图 １ 不同结合剂工具的组织构成图 Ｆ ｉ ． １ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｂ ｏ ｎ ｄ ｔ ｏ ｏ ｌ ｓ ｇ ｐ
石以及 ｃ Ｂ Ｎ 磨料 。 新型纳米陶瓷结合剂的出现 ， 解决了国内超硬工 具制品厂家自行配 制 、 融 制 玻 化 陶 瓷 结 合 剂， 工序繁 杂， 影响结合剂性能 的 因 素 众 多 ， 导致制品稳定性差 的问题 。 采用我们开发的纳米陶瓷结合剂 ， 厂家只要 有一定的工具制造基础就可以直接使用 ， 工艺和工序 简化 ， 投资少 ， 极易上马 ， 有利于开发出适合用户自己 市场特色的各类工具 。 目前 定 型 的 产 品 ： 纳米低温 Ｎ 纳米高强 ６ ８ ０； 纳米耐磨 Ｎ 纳米多孔 Ｎ Ｎ ７ ３ ０； ７ ８ ０； ８ ３ ０ 等 。 如表 １ 所 示。 ２ １
陶瓷结合剂可以制造从 ６ ０目～Ｗ ０． ５全粒度范 围的金刚石和 ｃ Ｂ Ｎ 工具 。 金属结合剂适合于制造 粗 当磨料 的 粒 度 达 到 微 粉 级 ， 由于金属的 粒度的工具 ， 柔韧性 ， 很难出刃 ， 锋 利 度 差。 而 陶 瓷 结 合 剂 自 锐 性 即使微粉粒度只 有 ０． 仍然具有很好的锋利 好， ５ ｍ， μ 度。 由于金刚石在 ８ 立方氮化硼 ０ ０℃ 以上 明 显 氧 化 ， 因此低熔高强陶瓷结合 高温下受到碱性组分的侵蚀 ， 剂是制造国际先进水平的金刚石和 ｃ Ｂ Ｎ 陶瓷磨具的 关键 。 多年以来 ， 国 内 外 通 过 对 配 方 的 优 化、 活性添 加剂和微晶化试图改善陶瓷结合剂的低熔高强性能 ， 但是距离生产高性 能 和 普 遍 适 用 性 的 要 求 仍 然 有 很 大差距 。 我们新近发展的 新 型 纳 米 陶 瓷 结 合 剂 解 决 了 陶 显著降低了烧结温 瓷结合剂 低 温 高 强 的 矛 盾 问 题 ， 度， 大幅度提高了制品强度 、 韧性和耐磨性 ， 成功获得 了工业化应用 。 本文介绍了我们 研 制 成 功 的 一 系 列 纳 米 陶 瓷 结 合剂的性能特点和应用情况 。
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纳米陶瓷结合剂的特点和应用
王艳辉 ，臧建兵
①
（ ） 亚稳材料制备科学与技术国家重点实验室 燕山大学材料科学与工程学院 ， 河北 秦皇岛 ０ ６ ６ ０ ０ ４
摘 要： 文章 综 合 论 述了 Ｎ 关键技术 指 标 和 陶瓷 结合 剂超硬 工 具 ６ ８—Ｎ ８ ３ 系列纳米陶瓷 结合 剂 性能 特点 、 的 应 用 发展 。 指 出陶瓷 结合 剂超硬工具具 有组 织 结 构 可 调 、 自锐性好、 耐磨寿命长、 不需要保护气氛空气 中 无 压 烧 结以及 可 以 大批 量 低成 本生产 等 优 点 。 纳米 陶 瓷 结 合 剂 解 决 了 长 期 以 来 低 熔 高 强 的 矛 盾 ， 烧结 ； 温 度低 至 ６ 而 结合 剂 抗折 强度 高 于 １ 根据不 同工具 的要 求 ， 可 以在 ６ ８ ０℃ ， ０ ０ＭＰ ａ ８ ０℃ ～８ ５ ０℃ 温 度 范围 烧 结， 气孔率 在 ０～９ 适用于从６ ５％ 范围 调 节 ； ０目～Ｗ ０． ５ 全 粒度 范围 的金刚石和 ｃ Ｂ Ｎ 工具制 造 。 关键词 ： 金刚石 ； 纳米 ； 陶瓷 结合 剂 ｃ Ｂ Ｎ； （ ） 中图分类号 ： ＴＱ １ ６ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３－１ ４ ３ ３ ２ ０ １ ３ ０ １－０ ０ ２ ０－０ ５
（ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｏ Ｍ ｅ ｔ ａ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｅ ｏ Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｙ ｙ ｆ ｇ ｙ， ｇ ｆ ， Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｏ Ｙ ａ ｎ ｓ ｈ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ Ｑ ｉ ｎ ｈ ｕ ａ ｎ ｄ ａ ｏ ０ ６ ６ ０ ０ ４，Ｈ ｅ ｂ ｅ ｉ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ） ｇ ｇ ｆ ｙ， ｇ
பைடு நூலகம்
０ 引言
按照结合剂种类划分超硬材料工具 ， 主要分为金
属、 树脂 、 陶瓷结合剂三个大的类别 。 长期以来 ， 金属 和树脂结合剂的 超 硬 材 料 工 具 占 据 市 场 的 主 流 。 但 是随着我国先进加工制造领域的快速拓展 ， 对陶瓷
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收稿日期 ： ２ ０ １ ３－０ ２－２ １ ， 作者简介 ： 王艳辉 （ 男， 河北人 ， 燕山大学教授 ， 博士生导师 ， 博士学位 ， 研究方向 ： 超硬材料及制品 。 １ ９ ６ ３－ ）
１ 纳米陶瓷结合剂型号
我们研制成功的一系列纳米陶瓷结合剂 ， 其主要 性能特点 是 ： 烧 结 温 度 低， 陶瓷结合剂烧结温度 １． 。２． 结合剂抗折强度高于 １ 密 ６ ５ ０℃ ～８ ５ ０℃ ； ０ ０ ＭＰ ａ ／ 度低 ， 理论密度为 ２． 只有金属结合剂的１ 具有 ６， ３， 成本优势 。３． 纳米陶瓷结合剂与金刚石和 ｃ Ｂ Ｎ 超硬 磨料润湿性良好 、 结合力大 。４． 结合剂分为致密的和 均匀气孔型的两大类 ， 并且根据用户要求气孔率可以 调整 ， 适合不同类型工具的开 在大范围 （ １ ０％ ～９ ５％ ） 发 。５． 纳米陶瓷结合 剂 适 用 于 全 粒 度 和 微 粉 的 金 刚
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结合剂超硬材料工具的需求越来越大 ， 不仅体现在数 控机床工 具 主 要 采 用 陶 瓷 结 合 剂 工 具 ， 其它许多领 域， 如光学加工 、 聚晶 复 合 片 等 领 域 也 开 始 大 量 采 用 陶瓷结合剂工具 。 许多生产厂家 ， 也发现了市场对陶 瓷结合剂工具有越来越多的需求 。 可以预测 ， 随着先 具有高锋 进加工领域对工具高效率和长寿命的追求 ， 利度和长寿命的陶 瓷 结 合 剂 超 硬 材 料 工 具 会 快 速 发 展。 陶瓷结合剂具有高硬度因而具有耐磨性 ， 同时具 有脆性的特点因 而 又 具 备 良 好 的 自 锐 性 。 此 外 不 像 陶瓷结合剂可以根据需要制 金属结合剂是无气孔的 ， 作不同的气孔率 ， 来满足不同加工条件对磨削冷却和 磨粒 － 结合 排屑的要求 。 如图 １ 为超硬陶瓷磨具的 “ 剂 － 气孔 ” 三 角 坐 标 图。 图 中 Ａ 区 为 普 通 陶 瓷 磨 具 制造范围 ； Ｃ 区 为 金 属 超 硬 材 料 磨 具 的 制 造 范 围； Ｂ 区为超硬材料磨 料 陶 瓷 磨 具 合 适 的 制 造 范 围 。 由 图 金属超硬磨具气孔率较小 ， 结构致密 ， 而陶瓷结 可见 ， 合剂超硬材料磨具含有较多的气孔 ， 气孔所占体积分 ） 数在 （ １ ０～４ ０ ｖ ｏ ｌ ％ 范围内 。