1 На основе Лі2О3
Формокорунд — результат спекания боксита и технического глинозема в соотношении 1:2,3 (рисунок 1.17).
Промышленностью выпускается в виде формованных методом экструди- рования и обожженных заготовок диаметром 1-2 мм и длиной 1-8 мм следующих типов:
а) формокорунд нелегированный (Лі2О3 94,5 %; SiO2 3,78 %;
Fe2O3 0,46 %);
б) формокорунд легированный Cr2O3 (2,5%);
в) формокорунд легированный ZrO2 (8,95%);
Формокорунд легированный ZrO2 и TiO2 (Лі2О3 85%) — США.
Прочность: при сжатии 1,7-1,8 ГПа; при изгибе 0,6-0,7 ГПа. Микротвердость — 18-22 Гпа.
Плотность — 3780-4100 кг/м3.
Пористость 4-6%
Применение: обдирочное шлифование заготовок.
|
Рисунок 1.17- Формокорунд |
Другие спеченные материалы и их свойства приведены в таблице 1.4.
|
Материал, страна изготовитель |
Мас совая доля AI2O3, % |
До бав- ки |
Размер кристаллов в спеченных материалах, мкм |
Плот ность p, кг/м3 |
Твер дость, ИЯс |
Прочность, Мпа |
Мо дуль упру гости Е, МП а |
|
|
О |
°сж |
|||||||
|
Термокорунд, СССР |
99,0 |
MgO |
10-30 |
3800 |
86-91 |
200 |
2000 |
3,8405 |
|
Микролит ЦМ-332, СССР |
99,0 99,2 |
MgO |
1-3 |
До 3960 |
92-93 |
< 450 |
< 5000 |
3,7^105 |
|
Ступалоис, США «Карборун- дум» |
99,0 |
— |
1-2 |
3950 |
93-94 |
— |
— |
— |
|
ГМТ, США |
95,0 96,0 |
MgO, MnO2, Fe2O3 TiO2 |
1-2 |
3950 |
89-90 |
350 480 |
2000 4000 |
|
|
ФРГ «Фель- дмюл-ле» |
99,5 |
— |
— |
3850 |
91-93 |
400 |
4000 |
3,8405 |
2 На основе тугоплавких соединений переходных металлов Наиболее перспективными для использования в качестве абразивных материалов являются сложные композиционные составы на основе карбида и ди — борида титана, карбида вольфрама, в состав которых входят металлы: хром, молибден, никель, кобальт и железо (до 20% по массе). При обжиге в вакууме (1675-2070 °К) они получаются мелкозернистыми (размер отдельного кристалла не превышает 1 мкм), высокопрочными и твердыми, по абразивной способности уступающие только алмазу и эльбору. Стоимость же их намного ниже.
Виды тугоплавких соединений приведены в таблице 1.5.
|
Таблица 1.5 — Тугоплавкие соединения и их свойства*
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
2073 |
0,5 |
5200 |
1950 |
20,5 |
200 |
||||||||
|
3 |
80 |
— |
10 |
5 |
— |
5 |
— |
1923 |
3,0 |
5000 |
650 |
17,5 |
216 |
|
2073 |
2,0 |
5200 |
1150 |
24,0 |
208 |
||||||||
|
4 |
70 |
— |
— |
— |
— |
— |
30 |
1923 |
1,0 |
15050 |
1050 |
19,0 |
170 |
|
2173 |
0,0 |
15150 |
1400 |
22,0 |
195 |
|
*Широкого промышленного применения еще не нашли. |
Примечание. Значительный интерес представляет метод получения карбидов и боридов, разработанный Мержановым, который состоит в том, что смеси порошков металлов с сажей или бором, спрессованных в виде цилиндров, подвергают нагреву, после чего происходит самопроизвольный разогрев всей смеси за счет экзотермической реакции взаимодействия переходных металлов с углеродом или бором.
3 Современные спеченные абразивные материалы на основе Al203
К ним следует отнести зерна спеченного корунда, получаемые золь- гельным способом: синтеркорунд или зольгель корунд (рисунок 1.18). Эти зерна обладают высокой абразивной способностью, превышающей абразивную способность плавленного оксида алюминия. Высокая абразивная способность корунда, полученного по золь-гель методу, обеспечивается его субмикрокристаллической структурой (рисунки 1.19, 1.20).
Способ золь-гельного получения высокопрочных керамических абразивных зерен заключается в следующем. В золь бемита, полученный кислотной пептизацией порошкообразного оксигидроксида алюминия, вводят затравки кристаллизации (тонкодисперсный корунд, оксид железа, нитраты железа, кобальта, никеля, циркония), а также модификаторы спекания (Mg(NO3)2 и др.). Упариванием золь последовательно переводят в легко деформируемый гель и твердый продукт ксерогель. После термообработки (для удаления капиллярной влаги, химически связанной воды и легко разложимых соединений) и кратковременного обжига при 1200-1350°С получают зерна спеченного корунда.
|
Рисунок 1.18 — Зерна золь-гель корунда |
|
Рисунок 1.19 — Микроструктура зерна золь-гель корунда |
|
Рисунок 1.20 — Микроструктура зерен синтеркорунда |
4 Спеченные абразивные материалы на основе алмаза
Отечественной промышленностью выпускаются порошки из дробленых поликристаллов типа АСБ (баллас) и АСПК (карбонадо), получаемые путем вторичного спекания при высоких температурах и давлениях микропорошков АС. В отличие от монокристаллов природных алмазов поликристаллы (сростки) в силу различной ориентации спеченных кристаллов имеют повышенные прочностные характеристики, в том числе более высокую ударную вязкость. Благодаря этому они приближаются по режущим свойствам к синтетическим алмазам АС32 и АС50.
Шлифовальные порошки из них обозначаются АРБ, АРК и АРС.
Они относительно дешевы и могут быть крупнозернистыми (700/900,1000/1250,1600/1250,2000/1600), используются для изготовления буровых и лезвийных инструментов.