CN102114616B - 一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具及制作方法 - Google Patents

一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具及制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102114616B
CN102114616B CN201010574190XA CN201010574190A CN102114616B CN 102114616 B CN102114616 B CN 102114616B CN 201010574190X A CN201010574190X A CN 201010574190XA CN 201010574190 A CN201010574190 A CN 201010574190A CN 102114616 B CN102114616 B CN 102114616B
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron nitride
powder
cubic boron
alc
grinding tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201010574190XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102114616A (zh
Inventor
穆云超
郭建
樊平
郭基凤
赵慧君
梁宝岩
张瑞杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YUZHOU HEHUI SUPERHARD MATERIALS CO., LTD.
Original Assignee
Zhongyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongyuan University of Technology filed Critical Zhongyuan University of Technology
Priority to CN201010574190XA priority Critical patent/CN102114616B/zh
Publication of CN102114616A publication Critical patent/CN102114616A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102114616B publication Critical patent/CN102114616B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具的制作方法，采用单质的Ti粉、Al粉、C粉为结合剂原料和立方氮化硼磨料混合后，利用热源引燃，依靠自蔓延烧结而成Ti3AlC2为主相的陶瓷和立方氮化硼的复合体。Ti3AlC2结合剂密度较低和熔点高，具有良好的导电和导热性，优良的抗氧化性和抗热震性，会与立方氮化硼部分发生反应，生成氮化物和硼化物过渡层，从而使结合剂与立方氮化硼间具有良好的化学键结合，提高对磨料的把持力。采用自蔓延烧结制备方法，实现快速烧结，可以有效地提高制备效率，降低能耗。

Description

一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具及制作方法
技术领域
本发明涉及陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具的制备技术，尤其涉及Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具的自蔓延烧结制备方法。
背景技术
陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具是目前发展比较迅速一种超硬材料磨具，具有高强度，耐热性能好，切削锋利，磨削效率高，磨削过程中不易发热和堵塞，热膨胀量小等优点。
目前常用陶瓷结合剂具有如下一些缺点：(1)由于生产超硬材料磨具用低温结合剂，为降低耐火度，结合剂引入大量碱性物料，这样得到低温陶瓷结合剂，其各项性能不易控制，例如耐火度、低热膨胀系数、强度等：(2)生产制造时，结合剂对立方氮化硼磨粒润湿粘结能力差，降低了结合剂对磨粒结合强度，磨具磨削加工时，磨粒脱落快，磨耗大：(3)磨削加工时，由于陶瓷脆性大，砂轮的抗冲击能力、抗疲劳性能都很差，在使用过程中容易发生脆裂现象，从而影响磨具磨削特性，而且陶瓷导热性能差，磨削区域局部温度高，使磨粒容易热损耗，也会影响磨具磨削特性。
现有的陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具磨削层制备方法通常都是冷压以后，高温烧结而成的，需要长时间的加热，生产效率低，能耗高。
传统的陶瓷结合剂特点和制备方法都限制了陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具的使用。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题在于克服现有陶瓷结合剂的缺点，提出一种新的Ti3AlC2陶瓷结合剂和该陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具的自蔓延烧结制作方法。
为了解决上述技术问题采用以下技术方案：一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具，所述的立方氮化硼磨削工具的结合剂为Ti3Al2基陶瓷。
一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具的制作方法，采用单质的Ti粉、Al粉、C粉为结合剂原料和立方氮化硼磨料混合后，利用热源引燃，依靠自蔓延烧结而成Ti3AlC2为主相的陶瓷和立方氮化硼的复合体。
其具体方法如下：
(1)选用粒度为200～400目的Ti粉、200～400目的Al粉和200～400目的C粉，按摩尔比Ti∶Al∶C＝2.9～3.1∶0.95～1.05∶1.9～2.1的比例称取，在球磨机中充分球磨混合，得到混合均匀的粉料；
(2)将步骤1所得粉料和立方氮化硼磨料混合，得到混合料；
(3)将步骤2所得混合料利用金属模具冷压成所需磨具形状，得到冷压压坯；
(4)将步骤3所得冷压压坯利用等离子弧点燃装置引燃或装在石墨模具中在放电等离子热压烧结机中引燃，冷压压坯发生自蔓延烧结反应，得到以Ti3AlC2为主相的陶瓷和立方氮化硼的复合体；
(5)将步骤4所得复合体修整或组合，得到Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具。
本发明中Ti3AlC2结合剂密度较低和熔点高，具有良好的导电和导热性，优良的抗氧化性和抗热震性，具有可加工性，相比传统的氧化物陶瓷结合剂，具有优良的抗热冲击性、高耐火度、高断裂韧性和高强度等，而且原料中的元素，会与立方氮化硼部分发生反应，生成氮化物和硼化物过渡层，从而使结合剂与立方氮化硼间具有良好的化学键结合，提高对磨料的把持力。本发明针对Ti3AlC2结合剂立方氮化硼磨削工具采用自蔓延烧结制备方法，实现快速烧结，可以有效地提高制备效率，降低能耗。
Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具采用自蔓延烧结制备的原理为：一定化学计量比的Ti粉、Al粉和C粉混合物，在一定温度下可以被等离子弧或其他热源引燃，反应可以生成Ti3AlC2，反应释放的热量可以促使试样整体反应快速进行，发生自蔓延反应。期间，Ti粉、Al粉也可以与立方氮化硼起反应，在立方氮化硼表面生成Ti2N2、Ti3N4、AlB2、AlN等化合物作为过渡层，从而使结合剂与立方氮化硼间具有良好的化学键结合，提高对磨料的把持力。得到一定形状的Ti3AlC2和立方氮化硼复合体。
具体实施方式
实施例1：一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具，所述的立方氮化硼磨削工具的结合剂为Ti3AlC2基陶瓷。其制作方法为：采用单质的Ti粉、Al粉、C粉为结合剂原料和立方氮化硼磨料混合后，利用热源引燃，依靠自蔓延烧结而成Ti3AlC2为主相的陶瓷和立方氮化硼的复合体。
Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具采用自蔓延烧结制备的原理为：一定化学计量比的Ti粉、Al粉和C粉混合物，在一定温度下可以被等离子弧或其他热源引燃，反应可以生成Ti3AlC2，反应释放的热量可以促使试样整体反应快速进行，发生自蔓延反应。期间，Ti粉、Al粉也可以与立方氮化硼起反应，在立方氮化硼表面生成Ti2N2、Ti3N4、AlB2、AlN等化合物作为过渡层，从而使结合剂与立方氮化硼间具有良好的化学键结合，提高对磨料的把持力。得到一定形状的Ti3AlC2和立方氮化硼复合体。
实施例2：一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具的制作方法，其
具体方法如下：
(1)选用粒度为200～400目的Ti粉、200～400目的Al粉和200～400目的C粉，按摩尔比Ti∶Al∶C＝2.9～3.1∶0.95～1.05∶1.9～2.1的比例称取，在球磨机中充分球磨混合，得到混合均匀的粉料；
(2)将步骤1所得粉料和立方氮化硼磨料混合，得到混合料；
(3)将步骤2所得混合料利用金属模具冷压成所需磨具形状，得到冷压压坯；
(4)将步骤3所得冷压压坯利用等离子弧点燃装置引燃或装在石墨模具中在放电等离子热压烧结机中引燃，冷压压坯发生自蔓延烧结反应，得到以Ti3AlC2为主相的陶瓷和立方氮化硼的复合体；
(5)将步骤4所得复合体修整或组合，得到Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具。
利用上述方法制造的磨削工具中，立方氮化硼磨料的粒度、型号、浓度，根据加工对象的材质和加工要求选定。
实施例3：一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨头的制作方法，其具体方法如下：
(1)选用粒度为300目的Ti粉、Al粉和C粉，按摩尔比3∶1∶2的比例称取，在行星式球磨机中球磨8小时，得到混合均匀的粉料；
(2)将步骤1所得粉料和粒度为140/170立方氮化硼磨料按立方氮化硼浓度60％(每1立方厘米坯体中立方氮化硼含量为4.4克拉为浓度100％)充分混合；
(3)将步骤2所得混合料利用金属模具冷压成直径30mm，长度为40mm的压坯；
(4)将步骤3所得冷压压坯利用等离子弧点燃装置引燃，压坯发生自蔓延反应，得到Ti3AlC2为主相的陶瓷和立方氮化硼磨料的复合体；
(5)将步骤4所得复合体修圆，得到Ti3AlC2基陶瓷陶瓷结合剂立方氮化硼磨头。
实施例4：一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮的制作方法，其具体方法如下：
(1)选用粒度为300目的Ti粉、Al粉和C粉，按摩尔比3∶1∶2的比例称取，在行星式球磨机中球磨8小时，得到混合均匀的粉料；
(2)将步骤1所得粉料和粒度为100/120立方氮化硼磨料按立方氮化硼浓度50％(每1立方厘米坯体中立方氮化硼含量为4.4克拉为浓度100％)充分混合；
(3)将步骤2所得混合料利用金属模具冷压成外圆直径100mm，内圆直径23mm，厚度12mm的压坯；
(4)将步骤3所得冷压压坯装在石墨模具中，在放电等离子烧结压机中利用放电等离子引燃，压坯发生自蔓延反应，得到Ti3AlC2为主相的陶瓷和立方氮化硼磨料的复合体；
(5)将步骤4所得复合体修整，得到Ti3AlC2基陶瓷陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮。
实施例5：一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼珩磨油石的制作方法，其具体方法如下：
(1)选用粒度为300目的Ti粉、Al粉和C粉，按摩尔比3∶1∶2的比例称取，在行星式球磨机中球磨8小时，得到混合均匀的粉料；
(2)将步骤1所得粉料和粒度为325/400立方氮化硼磨料按立方氮化硼浓度80％(每1立方厘米坯体中立方氮化硼含量为4.4克拉为浓度100％)充分混合；
(3)将步骤2所得混合料利用金属模具冷压成60×10×10的压坯；
(4)将步骤3所得冷压压坯利用等离子弧点燃装置引燃，压坯发生自蔓延反应，得到Ti3AlC2为主相的陶瓷和立方氮化硼磨料的复合体；
(5)将步骤4所得复合体修整，得到Ti3AlC2基陶瓷陶瓷结合剂立方氮化硼珩磨油石。
实施例6：一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼节块砂轮的制作方法，其具体方法如下：
(1)选用粒度为300目的Ti粉、Al粉和C粉，按摩尔比3∶1∶2的比例称取，在行星式球磨机中球磨8小时，得到混合均匀的粉料；
(2)将步骤1所得粉料和粒度为170/200立方氮化硼磨料按立方氮化硼浓度100％(每1立方厘米坯体中立方氮化硼含量为4.4克拉为浓度100％)充分混合；
(3)将步骤2所得混合料利用金属模具冷压成外圆半径为400mm，内圆半径为380mm，高25mm，宽40mm的冷压节块
(4)将步骤3所得冷压压坯利用等离子弧点燃装置引燃，压坯发生自蔓延反应，得到Ti3AlC2为主相的陶瓷和立方氮化硼磨料的复合体；
(5)将步骤4所得复合体修整，组合胶粘于外径380mm，厚度25mm的铝基体上，得到Ti3AlC2基陶瓷陶瓷结合剂立方氮化硼节块砂轮。

Claims (1)

1.一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具的制备方法，以Ti3AlC2基陶瓷为结合剂，其特征是具体方法如下：
(1)选用粒度为200～400目的Ti粉、200～400目的Al粉和200～400目的C粉，按摩尔比Ti∶Al∶C＝2.9～3.1∶0.95～1.05∶1.9～2.1的比例称取，在球磨机中充分球磨混合，得到混合均匀的粉料；
(2)将步骤1所得粉料和立方氮化硼磨料混合，得到混合料；
(3)将步骤2所得混合料利用金属模具冷压成所需磨具形状，得到冷压压坯；
(4)将步骤3所得冷压压坯利用等离子弧点燃装置引燃或装在石墨模具中在放电等离子热压烧结机中引燃，冷压压坯发生自蔓延烧结反应，得到以Ti3AlC2为主相的陶瓷和立方氮化硼的复合体；
(5)将步骤4所得复合体修整或组合，得到Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具。
CN201010574190XA 2010-12-06 2010-12-06 一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具及制作方法 Expired - Fee Related CN102114616B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010574190XA CN102114616B (zh) 2010-12-06 2010-12-06 一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具及制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010574190XA CN102114616B (zh) 2010-12-06 2010-12-06 一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具及制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102114616A CN102114616A (zh) 2011-07-06
CN102114616B true CN102114616B (zh) 2012-07-04

Family

ID=44213597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010574190XA Expired - Fee Related CN102114616B (zh) 2010-12-06 2010-12-06 一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具及制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102114616B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103203453B (zh) * 2013-03-26 2015-04-08 大连理工大学 一种刃磨单晶金刚石刀具的砂轮制作方法
CN103551576A (zh) * 2013-10-31 2014-02-05 吴海勇 一种立方氮化硼节块工具的制备方法
CN105732040B (zh) * 2014-12-10 2018-08-24 辽宁法库陶瓷工程技术研究中心 一种微波自蔓延法制备Ti3AlC2的合成方法
CN105950940B (zh) * 2016-04-14 2018-05-29 富耐克超硬材料股份有限公司 一种镀镍立方氮化硼复合材料及其制备方法
CN105729318A (zh) * 2016-05-05 2016-07-06 珠海市巨海科技有限公司 瓷砖素坯抛磨用砂轮与制造方法及抛磨装置、抛磨方法
CN105751087B (zh) * 2016-05-05 2019-04-05 珠海市巨海科技有限公司 陶瓷金属结合剂磨具及其制造方法
CN106607773B (zh) * 2016-07-01 2019-04-09 台山市兰宝磨具有限公司 具有散热结构的磨具
CN106695580B (zh) * 2016-07-01 2019-06-04 台山市兰宝磨具有限公司 具有多层散热结构的磨具
CN106745021B (zh) * 2016-11-28 2019-05-17 哈尔滨工业大学 一种Fe2AlB2材料的合成方法
CN110078511B (zh) * 2019-03-11 2021-10-12 昆明理工大学 一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂金刚石钻进工具刀头的制备方法
CN109913684B (zh) * 2019-03-19 2021-03-23 丽水学院 一种快速制备钛铝多孔材料的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5948716A (en) * 1996-12-25 1999-09-07 National Industrial Research Institute Of Nagoya Cubic boron nitride based sintered material and its producing method
EP1378497A1 (en) * 2002-06-26 2004-01-07 General Electric Company Sintered compact for use in machining chemically reactive materials
CN1810420A (zh) * 2005-01-27 2006-08-02 广东工业大学 单层超硬磨料工具的制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5948716A (en) * 1996-12-25 1999-09-07 National Industrial Research Institute Of Nagoya Cubic boron nitride based sintered material and its producing method
EP1378497A1 (en) * 2002-06-26 2004-01-07 General Electric Company Sintered compact for use in machining chemically reactive materials
CN1485299A (zh) * 2002-06-26 2004-03-31 通用电气公司 用于机械加工化学反应性材料的烧结坯
CN1810420A (zh) * 2005-01-27 2006-08-02 广东工业大学 单层超硬磨料工具的制造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张济洲等.陶瓷结合剂CBN砂轮对GCr15轴承钢锭子的磨削研究.《金刚石与磨料磨具工程》.2004,(第3期),57-59. *
王明智等.机械诱发自蔓延反应合成Ti3AlC2的机理研究.《燕山大学学报》.2009,第33卷(第1期),1-3. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102114616A (zh) 2011-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102114616B (zh) 一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂立方氮化硼磨削工具及制作方法
CN102114617B (zh) 一种Ti3SiC2基陶瓷结合剂金刚石磨削工具及制备方法
CN107098704A (zh) 一种聚晶立方氮化硼烧结体材料的制备方法
CN101934501B (zh) 自蔓延烧结金属结合剂金刚石砂轮及其制备方法
CN102826854B (zh) 一种陶瓷结合剂立方氮化硼磨具及其制造方法
CN101712551B (zh) 硅莫耐磨砖的生产方法
CN101560624B (zh) 一种聚晶立方氮化硼的制备方法
CN103521774A (zh) 一种自蔓延制备金刚石节块工具的方法
CN102009392B (zh) Cbn陶瓷高速砂轮制备方法
CN102391007A (zh) 一种垃圾焚烧炉用碳化硅砖及其制备方法
CN102115332A (zh) 一种高强度β-SiAlON陶瓷及其无压烧结制备方法
CN101342686A (zh) 自蔓延高温合成制备金刚石磨块的方法
CN102093058A (zh) 一种α-SiAlON/BN 复合陶瓷材料及其制备方法
CN101182231B (zh) 一种无机粘结剂、制备方法及其在多孔陶瓷制备中的应用
CN102815946B (zh) 一种cbn陶瓷高速砂轮及制备方法和应用
CN111673087B (zh) 一种铝镁硼磨具的制备方法和磨具
EP1922354A2 (en) Resistant ceramic material and method for making same
CN110078511B (zh) 一种Ti3AlC2基陶瓷结合剂金刚石钻进工具刀头的制备方法
CN100532327C (zh) 一种控制碳、氮含量合成AlN-SiC复合材料的方法
CN101429043B (zh) 利用用后滑板砖与硅、铝粉合成赛隆-刚玉复合材料的方法
Liang et al. Self-propagation high-temperature sintering of the Ti–Al–C-diamond/BN system
CN102059663A (zh) 一种用于汽车喷油嘴磨削的cbn微型陶瓷砂轮制备技术
CN102744691B (zh) 一种锡碳化钛结合剂金刚石复合材料及其制备方法
CN102976761B (zh) 一种h-BN/ZrC可加工陶瓷的制备方法
CN103551576A (zh) 一种立方氮化硼节块工具的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: YUZHOU HEHUI SUPERHARD MATERIAL CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: ZHONGYUAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Effective date: 20130626

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 451191 ZHENGZHOU, HENAN PROVINCE TO: 461670 XUCHANG, HENAN PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20130626

Address after: 461670, Henan, Xuchang Province, Yuzhou City, Yang Zhai road and Shun Road Interchange

Patentee after: YUZHOU HEHUI SUPERHARD MATERIALS CO., LTD.

Address before: 451191 Huaihe Road, Henan city of Zhengzhou province Xinzheng Shuanghu economic and Technological Development Zone No. 1

Patentee before: Zhongyuan University of Technology

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120704

Termination date: 20151206

EXPY Termination of patent right or utility model