（毕业设计论文）《B2O3对碱铝硼硅系玻璃结合剂性能的影响》.docVIP

摘 要 本文设计主要研究 B2O3对碱铝硼硅系玻璃结合剂性能的影响。一般含三氧化二硼的硼酸物质加入后，结合剂的一些性能就会发生相应的改变，如其降低耐火度，增加流动性，提高反应能力，改善结合剂与磨料间的结合状况，并且提高磨具的强度。国内外大多数的金刚石砂轮用结合剂、CBN砂轮用结合剂等都会含有不同含量硼的化合物。 实验研究的主要是改变硼的含量来熔炼不同的玻璃结合剂。实验过程中是以Na2O—B2O3—Al2O3—SiO2系为基础的玻璃料，通过改变B2O3的量，最后得出相应的结论。根据实验结果可得出以下结论：由红外光谱图可知该玻璃结合剂属于硅酸盐结构，由差热曲线图得结合剂中硼的含量越少，核化温度就会降低，通过实验所测600℃，650℃,700℃, 750℃时三个配方的流动性，都是配方二的流动性最大，后三个温度下的流动值分别为154.6%，226.9%，308.2%，309.1%，三个配方的坯体开始收缩的准确温度分别为486℃，483℃,475℃，同时配方中三氧化二硼含量的不同，其热膨胀系数也会不同，不同的温度下，也会引起同一配方的热膨胀系数发生改变。 关键词： B2O3 碱铝硼硅玻璃结合剂 流动性 热膨胀系数 1. 引言 1.1陶瓷结合剂的发展和分类 通常所说的传统陶瓷结合剂有陶瓷质的、玻璃质的[1]，而陶瓷结合剂的发展经历了几个阶段。70年代初,陶瓷结合剂CBN砂轮用于磨削钢，并且结合剂相对致密且硬。80年代，玻璃结合剂随着高气孔率的开发，是发展最快的。从1980到 1993年，大部分的玻璃结合剂由4％上升到37％，并不断地增加。1993～至今，陶瓷结合剂的发展越来越快，在磨具中的应用也是越来越广泛的，对于陶瓷结合剂的各种性能，尤其是强度、硬度、耐火度、膨胀系数和流动度等有了新的要求，同时在结合剂中添加碱金属，碱土金属和三氧化二硼等后，也会在一定的程度上影响结合剂的性能。 董庆年等在《陶瓷磨具制造》一书中将结合剂进行分类，在国内陶瓷结合剂按耐火度与磨具的赔烧温度的相互关系分为烧熔结合剂（耐火度低于焙烧温度）、烧结结合剂（耐火度高于焙烧温度）和半烧熔结合剂（耐火度等于或接近焙烧温度）；按烧成温度的高低分为高温结合剂（烧成温度高于1000℃）和低温结合剂（烧成温度低于1000℃）；按适用范围分为通用结合剂和专用结合剂；按成型方法分为压制用结合剂和浇注用结合剂；国外一般把结合剂分为玻化结合剂，瓷化结合剂和收缩结合剂[2]。 1.2 课题的提出 周玉等研究在磨具制造中结合剂起着把持与粘结的作用，并且在磨具中磨料是靠结合剂才能粘结在一起的，而结合剂也决定着磨具的硬度、耐用性、自锐性以及使用寿命、强度等各项性能，也就是说要制造性能优良的磨具，就必须选择性能优良的陶瓷结合剂，否则会造成磨具使用寿命缩短，质量下降[3]。 吕智等研究以氧化钠，三氧化二硼和二氧化硅为基本成分的玻璃，称硼硅酸盐玻璃[4]。其特点是热膨胀系数α小，热稳定性和化学稳定性好。而这些特点与立方氮化硼性能相近，较好地满足立方氮化硼对结合剂的要求。因此立方氮化硼砂轮结合剂选用硼硅酸盐玻璃体系。而硼的添加降低了耐火度，高温润湿性，改善流动性和反应能力等等。因此研究碱铝硼硅系玻璃结合剂性能是重要的。 然而不同的化学成分对其结合剂的性能重要影响，特别是B2O3对碱铝硼硅系玻璃结合剂性能的影响极其复杂，B2O3是一种必不可少的组成成分，B2O3和SiO2是两种不相熔的氧化物,但是当玻璃中加入碱金属和碱土金属时,硼的结构会发生变化。硼可降低结合剂的高温粘度，降低烧结温度，增强网络结构，促进其致密化，并提高玻璃相含量及结合剂对磨粒把持力，当以[BO3]存在时，结合剂的粘度会下降，流动性增加，以[BO4]存在时，流动性会降低，同时其膨胀系数，耐火度等也会随其硼含量的不同呈现不同的变化。所以B2O3对碱铝硼硅系玻璃结合剂性能的研究更为重要。 1.3 拟需要解决的问题 范文捷等研究出当结合剂中加入碱金属或碱土金属时，提供的游离氧使硼氧三角体转变成硼氧四面体，提高强度，由层状结构转为架状，加强网络，并且其加入量超过一定量时， 硼氧四面体又转为硼氧三角体，降低强度，硼氧三角体和硼氧四面体之间量变所引起的玻璃性质突变的这种现象就被称为“硼反常现象”。当Al2O3取代少量的SiO2时，也会随B2O3量不同而出现性质变化，这种现象就被称为“硼铝反常现象”[5]。在碱铝硼硅玻璃结合剂体系中，铝以[AlO6]形式存在，当取得游离的氧时形成 [AlO4]，进入网络，使强度增加。在碱铝硼硅体系结合剂中，Al2O3 ，B2O3，Na2O，CaO，SiO2，Li2O 对结合剂性能有不同的影响，尤其是B2O3对碱铝硼硅体系结合剂不同性能的影响。因此本实验需要解决的问题有： ① B2O3及其他的