纳米ZrO2改性低温陶瓷结合剂研究.ppt

纳米ZrO2改性低温陶瓷结合剂研究 目录 1 研究背景及内容 2 实验内容 3 结果及讨论 4 结论 1 研究背景及内容 1.1 研究背景　 在超硬材料磨削工具的制备中，最为关键的是陶瓷结合剂的组成比例和制备技术。由于超硬材料的自身特性，研究制备出烧结温度低、热膨胀系数低、机械强度高，且能与超硬材料良好结合的陶瓷结合剂是重中之重。陶瓷结合剂自身的性质对超硬磨具的性能和结构有着非常重要的影响。在适当的情况下，少量的添加物可以明显改善结合剂的微观结构，并提高其力学性能，这对增加磨具强度，延长磨具的使用寿命非常有利。 1 研究背景及内容 1.2 研究内容　 本课题在确定陶瓷结合剂所用玻璃料基础配方之后，在预熔基础玻璃料中加入不同含量ZrO2，经熔融后得到改性后的陶瓷结合剂。经过实验确定陶瓷结合剂的最佳烧结温度，运用差热-热重分析仪、电子多功能试验机、洛氏硬度计、X射线衍射仪(XRD)等设备检测陶瓷结合剂各项性能，进而分析ZrO2的含量对陶瓷结合剂性能和结构的影响，并确定最佳的ZrO2添加量以及最佳的烧结温度。 2 实验内容 2.1 实验原料 原料名称 指标 产地 石英砂 分析纯 郑州龙祥陶瓷材料有限公司 粘土 分析纯 郑州龙祥陶瓷材料有限公司 硫酸锂 分析纯 天津市化学试剂三厂 无水碳酸钠 分析纯 西陇化工股份有限公司 氧化锌 分析纯 天津市天大化工实验厂 碳酸钡 分析纯 西陇化工股份有限公司 滑石 分析纯 郑州龙祥陶瓷材料有限公司 硼酸 分析纯 天津市天大化工实验厂 二氧化锆 分析纯 西陇化工股份有限公司 2 实验内容 2.2 实验设备 设备名称及型号 厂家（所属单位） 功能和用途 马头牌电子天平600g 上海光正医疗仪器有限公司 称重 101-2A型电热鼓风干燥箱 北京中兴伟业仪器有限公司 干燥样品 Y41-10B单柱校正压装液压机 天津市第二锻压机床厂 坯体成型 SG2高温熔块电炉 湘潭湘仪仪器有限公司 熔制玻璃 SXT型梯度炉 湘潭湘仪仪器有限公司 烧制样品 WCP-2型微机差热膨胀仪 北京光学仪器厂 差热分析、热膨胀系数测定 X’PertPRO型X射线衍射仪 荷兰PANalytical B.V.公司 物相表征 2 实验内容 2.2 实验设备 洛氏硬度计 WCP-2型微机差热膨胀仪 2 实验内容 2.3 实验流程 3 结果及讨论 3.1 不同ZrO2含量陶瓷结合剂的流动性 图3-1 结合剂流动性图 由图可知，与不加纳米ZrO2相比，加入纳米ZrO2，结合剂流动性降低，并且可知加入量 增多，结合剂的流动性越差 。还可知结合剂的烧结范围大约 80℃。 3 结果及讨论 3.2 不同纳米ZrO2含量陶瓷结合剂热膨胀系数 图3-2 不同纳米ZrO2含量结合剂热膨胀系数图 3 结果及讨论 由图可知，随着温度的升高，结合剂样品的热膨胀系数逐渐变大；与不加纳米ZrO2相比，含有纳米ZrO2的陶瓷结合剂的热膨胀系数随着加入量的增加逐渐减；同时可知当纳米ZrO2含量为8%时，结合剂样品的热膨胀系数最小。当温度为600℃时，含纳米ZrO2为8%结合剂样品的热膨胀系数为7.12×10-6℃-1。 3.3 陶瓷结合剂TG和DSC分析 3 结果与讨论 图3-3 不含纳米ZrO2结合剂TG与DSC图 结果及讨论 a b 结果及讨论 c d 结果及讨论 e 图3-4 不同含量纳米ZrO2陶瓷结合剂TG与DSC图 a 含有2%纳米ZrO2 b含有4%纳米ZrO2 c 含有6%纳米ZrO2 d 含有8%纳米ZrO2 e 含有10%纳米ZrO2 结果及讨论 由图3-3可知，不加纳米ZrO2陶瓷结合剂进仅在600℃至750℃之间出现吸热峰。由3-4（a）可知当含有2%纳米ZrO2陶瓷结合剂质量变化很小，在550℃发出现吸热峰。图3-4（a）（b）中，TG图中500℃之前质量增加0.14%左右，在550℃至750℃发生吸热反应；图9与10中，500℃之前质量损失0.14%，这个过程中没有发热也没吸热反应，这个过程质量损失主要粘土中矿物中结晶水的失去，在500℃-650℃之间出现吸热峰，此时发生石英的晶型转变，β-石英转变成α-石英；在650℃至750℃之间