陶瓷骨架/金属复合结合剂金刚石烧结体的制备

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本文通过有机泡沫浸渍法制备了Al2O3陶瓷骨架和MgO陶瓷骨架,然后以此为基础制备了陶瓷骨架/金属结构互穿结合剂金刚石烧结体,达到金属韧性和陶瓷脆性协调作用目的。通过对陶瓷骨架青铜结合剂以及金刚石烧结体的性能表征和相关机理研究,证明了陶瓷骨架增强青铜结合剂及其金刚石烧结体的性能要优于陶瓷粉增强青铜结合剂及其金刚石烧结体,最终制备出了较为理想的复合结合剂。主要研究如下:1、研究了有机泡沫浸渍法制备Al2O3骨架以及MgO骨架过程中浆料的相关流变性能,研究发现:(1)浆料的制备采用KH-550作为抗水化剂,Al2O3与MgO两种浆料硅溶胶的浓度为8 wt%,p H分别为10.3与9.8,固相含量为60 vol%,球磨时间为60 min。(2)采用15 wt%的NaOH溶液对聚氨酯进行水解处理,水解时间为40 min。Al2O3浆料中添加CMC的质量分数为3 wt%,在MgO浆料中添加CMC的质量分数为4 wt%,泡沫陶瓷制备过程中最佳挤压比为1/5,最佳排浆次数为2次。2、研究制备了金属-陶瓷双连续相复合结合剂,研究如下:(1)添加CuO相可以提升Al2O3骨架和MgO骨架与金属相的结合强度。(2)陶瓷骨架与金属粉的质量比为1:26,烧结温度为750℃,保温时间为12 min时,Al2O3与MgO两种骨架结合剂相较于其陶瓷粉结合剂硬度无较大变化,抗弯强度皆提升约5.3%,抗冲击强度分别提升约12.7%与31.6%。3、研究了氧化铈对于金刚石的刻蚀效果,并制备了金属-陶瓷金刚石烧结体,相关研究如下:(1)氧化铈能成功对金刚石单晶表面进行选择性刻蚀。(2)金刚石浓度分数为50%,烧结温度为750℃,保温时间为12 min时,烧结体硬度无较大变化,Al2O3与MgO两种骨架结合剂抗弯强度分别提升5.3%与8.7%,抗冲击强度分别提升12.24%与15.87%。
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