CN111673087B

CN111673087B - 一种铝镁硼磨具的制备方法和磨具

Info

Publication number: CN111673087B
Application number: CN202010495838.8A
Authority: CN
Inventors: 周玉梅; 张凤林; 骆少明; 温志鹏; 汤宏群; 谢德龙
Original assignee: Zhongkai University of Agriculture and Engineering
Current assignee: Zhongkai University of Agriculture and Engineering
Priority date: 2020-06-03
Filing date: 2020-06-03
Publication date: 2022-06-03
Anticipated expiration: 2040-06-03
Also published as: CN111673087A

Abstract

本发明公开一种铝镁硼磨具的制备方法，包括铝、镁、硼粉的混合及造粒，镍、铝粉的混合及造粒，Al‑Mg‑B/Ni‑Al复合体系造粒粉料混合，加热引发自蔓延反应等四个步骤，Al‑Mg‑B/Ni‑Al复合体系造粒粉料在加热条件下引发自蔓延反应，且自蔓延反应产生的温度足以达到原位获得非连续分布的AlMgB₁₄磨料的合成温度需要，提高了热量的利用率；同时Ni‑Al自蔓延反应生成Ni‑Al金属间化合物作为结合剂与AlMgB₁₄磨料结合，Ni‑Al金属间化合物主要以NiAl和Ni₃Al为代表，具有高熔点、高强度和高热导率等优异性能，为磨具提供结合剂的强度、蠕变抗力以及自锐性。该方法可以摒弃现有磨料制备过程中的冶炼或超高压高温合成、粉碎、提纯、分选等流程，大幅减少了环境污染和危害操作人员健康的中间工艺环节。

Description

一种铝镁硼磨具的制备方法和磨具

技术领域

本发明属于磨具制备领域，特别是涉及一种铝镁硼磨具的制备方法和磨具。

背景技术

高性能固结磨具是各种难加工材料(如高温合金、轴承钢、陶瓷、铁氧体、半导体材料等)精密加工必不可少的工具，是高端精密装备和先进制造技术领域的关键基础件。

现有的磨具制造包括磨料制备和磨具制备两个大环节，只有在磨料制备工序完成后才能进行磨具的制造。普通磨料(SiC、Al₂O₃)的制备过程包括原料的高温冶炼、破碎、化学处理、干燥、分级、磁选等工艺；超硬磨料(人造金刚石、立方氮化硼)的制备过程包括球磨、超高压高温合成、破碎、物理和化学提纯(强酸、强碱)、分级、磁选等工艺，且待磨料制备完成后，需要将结合剂(金属、树脂、陶瓷)和磨料通过混料、热压烧结、固化等工艺才能制备出模具，磨料制备的步骤繁琐，且高温冶炼、超高压高温合成、化学提纯(强酸、强碱)、化学处理、磁选等等过程可能会造成环境污染和危害操作人员健康的问题。

AlMgB₁₄是在常规温度(1400-1500℃)和压力(30-50MPa)下经热压烧结制备得到的一种新型超硬材料，具有较高的硬度(32-35GPa)、低密度(2.66g/cm³)以及优异的抗高温氧化性能。AlMgB₁₄与TiB₂复合后具有高达40-46GPa的硬度，且与钢之间具有极低的摩擦系数(0.02)，是一种非常有前景的工具材料。将AlMgB₁₄应用于磨具制造时，传统的做法是先制备出AlMgB₁₄粉料，再将AlMgB₁₄粉料与硬度增强粉X球磨混合、破碎，再与碳粉充分混合后，经过真空热压结烧、除碳粉、破碎、筛选、分级后制备出铝镁硼-X金属复合磨料，再将磨料制备成磨具，这个过程同样也包含了耗能高、耗时长的烧结、破碎、筛分等复杂工艺流程。

可以看出，无论是普通磨料磨具还是超硬磨料磨具，其制造都是一个长流程、高能耗、高污染的复杂工艺过程，其中高温冶炼、化学处理、破碎、筛选、分级等过程产生的废液、废气或粉尘污染已经成为磨料磨具行业的一大顽疾，尤其是在破碎机、振动筛等操作地带的粉尘浓度平均可以达到725.1、670.0毫克/立方米，整个制备车间的平均浓度可以达到494.8毫克/立方米。因此，基于环境保护法的严格要求及磨料磨具行业转型升级的需求，研究开发环保、节能、高效的磨料磨具制造新方法具有非常重要的研究价值和社会意义。

发明内容

本发明的目的在于研究出一种环境友好、低能耗、高效的新型磨具制备方法，该制备方法可以摒弃现有磨料制备过程中的冶炼或超高压高温合成、粉碎、提纯、分选等流程，大幅减少环境污染和危害操作人员健康的中间工艺环节。

本发明的目在于提供一种铝镁硼钛磨具及其制备方法。

为了实现上述的目的，发明采用以下技术措施：

一种铝镁硼磨具的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将Al粉、Mg粉、B粉按比例混合后进行球磨，得到Al-Mg-B复合体系粉料；将Ni粉、Al粉按比例混合后进行球磨，得到Ni-Al复合体系粉料；

步骤2：将Al-Mg-B复合体系粉料、Ni-Al复合体系粉料分别进行造粒；

步骤3：将造粒好的Al-Mg-B复合体系粉料、Ni-Al复合体系粉料以20～50wt.％：40～70wt.％混合后进行球磨，得到Al-Mg-B/Ni-Al混合造粒粉；

步骤4：将Al-Mg-B/Ni-Al混合造粒粉放入石墨模具具中，在真空或氩气保护气氛条件下进行加热并发生自蔓延反应，在自蔓延反应结束时，将其加压至相对密度75～85％，获得AlMgB₁₄磨具。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤1中，Al-Mg-B复合体系粉料中的Al粉、Mg粉的纯度高于99.96％，B粉纯度高于99.7％，Al粉的粒度为10～50μm，Mg粉粒度30～70μm，B粉粒度≤5μm；Ni-Al复合体系粉料中Al粉的纯度高于99.96％，Ni粉的纯度高于99.7％，Al粉、Ni粉粒度为10～50μm。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤1中，Al粉、Mg粉、B粉的摩尔比为1:1:14，Al粉、Mg粉、B粉混合后，分别加入占该混合粉总重量4％～6％的Al粉、Mg粉作为粉处理过程中的氧化补偿。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤1中，Al粉、Mg粉、B粉在速率为250～300r/min的球磨机中进行球磨混合，球料比为14～20:1，球磨时间为10～30h；Ni粉、Al粉在速率为250～300r/min的球磨机中进行球磨混合，球料比为14～20:1，球磨时间为10～30h。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤1中，所述球磨机的球磨方式为湿式球磨，球磨混合过程中加入含水量≤1wt.％的添加剂，所述添加剂为甲醇或无水乙醇。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤4中，将石墨模具放入热压烧结炉中进行加热，热压烧结炉的初始升温速率为150℃/min，当温度达到300～500℃时，保温5～10min，当温度高于500℃时，升温速率为100℃/min，达到600～1000℃时，保温10～15min，烧结压力为30～50MPa。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤4中Al-Mg-B/Ni-Al混合造粒粉先冷压得到相对密度60～70％的压坯，将压坯放入石墨模具，再采用钨丝引燃压坯并发生自蔓延反应；待压坯燃烧结束，采用液压机施加40～50MPa的压力并保压40～70s，待AlMgB₁₄磨具冷却至常温后取出。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤2中，球磨混合好的Al-Mg-B复合体系粉料在造粒机中进行造粒，以氩气为保护气氛。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤3中，球磨混合的球料比为14～20:1，球磨速率为250～300r/min，球磨时间为1～3h。

本发明提供一种铝镁硼磨具，采用上述的铝镁硼磨具的制备方法制成。

Ni-Al复合体系粉料在加热阶段可以触发自蔓延反应生成Ni-Al系金属间化合物，Ni-Al金属间化合物主要以NiAl和Ni₃Al为代表，NiAl的定压比热容Cp为45.954J/mol·k，热量Q为1710cal/cm³，标准摩尔生成焓Δ_f,298为-118.4kJ/mol，导热系统为75W/m·K，活化能Ea为128.64KJ/mol，绝对火焰温度T_ad(T₀＝298K)为1911K；Ni₃Al的定压比热容Cp为98.093J/mol·K，热量Q为1230cal/cm³，标准摩尔生成焓Δ_f,298为-153.1kJ/mol，导热系统为29W/m·K，活化能Ea为98KJ/mol，绝对火焰温度T_ad(T₀＝298K)为1586.5K，可以看出，NiAl室温引燃的自蔓延反应绝热温度T_ad可以达到1911K(1639℃)，这个温度已经达到AlMgB₁₄的合成温度范围(1400-1500℃)。由于绝热温度会随着预热温度的增加而提高，因此经过预热后基于NiAl和Ni₃Al的自蔓延反应都足以达到AlMgB₁₄的合成温度。

当Ni-Al复合体系粉料>50μm时，压坯在钨丝点火后，压坯表面的Al与Ni先于界面处固相扩散生成NiAl₃，而后形成低熔点共晶液相Al-NiAl₃，进而随着温度升高Al粉熔化，液相在毛细管力作用下迅速铺展到Ni颗粒的表面(自均匀化过程)，之后Ni向液相中迅速溶解，液相也向Ni中扩散，进而引发Ni、Al之间反应放出大量的热继而引发邻层燃烧，燃烧波迅速从上蔓延之下，直至反应完成(图1)。当Ni-Al复合体系粉料的粒度≤50μm时，由于压坯被快速引燃，可以认为Ni、Al之间直接反应完成燃烧合成过程。

本发明的有益效果在于：

自蔓延高温合成(SHS)在加热和冷却时，存在极高的温度梯度，可以形成高浓度的缺陷和非平衡结构，从而使合成材料具有高的活性，如烧结活性及催化活性等，可以实现常规加热方法达不到的高温，可以获得一种材料合成和零件制备的极限条件和环境。

本发明制备方法将自蔓延反应与机械热压相结合，Al-Mg-B复合体系粉料以非连续性颗粒状分布在Al-Mg-B/Ni-Al混合造粒粉中，Ni-Al复合体系粉料自蔓延反应生成Ni-Al系金属间化合物，利用Ni-Al复合体系粉料的高温自蔓延反应产生的温度实现Al-Mg-B复合体系粉料反应合成AlMgB₁₄磨料，提高了热量的利用率，且反应效率高。

其次，Ni-Al金属间化合物主要以NiAl和Ni₃Al为代表，具有高熔点、高强度、低比重、高热导率、出色的抗高温氧化及耐酸碱腐蚀等优异性能，Ni-Al金属间化合物可以作为高温结合剂与铝镁硼(AlMgB₁₄)磨料结合，还可以使磨具在磨削过程中保持良好的磨粒出刃。通过Ni-Al自蔓延反应引发Al-Mg-B合金化反应实现了磨具制备过程中铝镁硼(AlMgB₁₄)磨料、Ni-Al高温结合剂、孔隙一体化合成，使得磨具的成型性更好。

本申请的磨具制备方法与现有的磨具制备方法相比，尤其是与制备金刚石和立方氮化硼磨具的方法相比，本发明铝镁硼磨具的制备方法通过将Al、Mg、B粉和Ni、Al粉按照摩尔配比分别进行球磨混合后得到Al-Mg-B复合体系粉料和Ni-Al复合体系粉料，再将两者造粒后按比例充分球磨混合，在加热结烧前Al-Mg-B复合体系粉料和Ni-Al复合体系粉料均为原料混合，未发生化学反应，直至放入石墨模具加热引发自蔓延反应后加压致密化即可获得AlMgB₁₄磨具，无需进行冶炼或超高压高温合成、粉碎、提纯、分选等工序，一次反应即可，制造步骤简单，可以有效提高磨具的制备效率，还可以通过减少一些传统的工序步骤来减少设备投入和能源使用，能耗更低，还可以大幅减少环境污染和危害操作人员健康的中间工艺环节。

附图说明

图1为Ni-Al复合体系粉料>50μm时自蔓延反应原理示意图；

图2为本发明一种铝镁硼磨具的制备方法的流程图；

图3为本发明一种铝镁硼磨具的制备方法中加热引发Al-Mg-B/Ni-Al原位自蔓延反应的示意图；

图4为本发明实施例一的一种铝镁硼磨具的微观结构示意图；

图5为本发明实施例1、实施例2所制得的磨具加工玻璃的磨削力测试图；

图6为本发明实施例3、实施例4所制得的磨具加工玻璃的磨削力测试图；

图7为本发明对比例1、对比例2所制得的磨具加工玻璃的磨削力测试图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

图4为本实施例一所制得的铝镁硼磨具的微观结构示意图。

一种铝镁硼磨具，采用以下制备方法制成，制备方法如图2、图3所示，包括以下步骤：

步骤1：按照摩尔配比1：1：14将Al粉、Mg粉、B粉充分混合，向该混合粉中分别加入占该混合粉总重量的4％的Al粉、Mg粉作为粉处理过程中的氧化补偿，所述Al粉、Mg粉的纯度为99.97％，B粉纯度为99.8％，Al粉粒度为48μm，Mg粉粒度为65μm，B粉粒度为4μm，将该混合粉在真空手套箱中装入真空球磨罐，密封好后放入球磨机中球磨混合，所述真空球磨罐及其磨球均为WC-Co硬质合金材料制成，磨球和原料总体积不超过球磨罐体积的2/3，球料比为18:1，球磨速率为300r/min，球磨时间为18h，球磨方式为湿式球磨，湿式球磨需添加含水量≤1wt.％的无水乙醇作为溶剂，球磨混合后获得Al-Mg-B复合体系粉料；

按照摩尔配比Ni：Al＝1：1将Ni粉、Al粉充分混合后进行球磨，所述Al粉的纯度为99.97％，Ni粉纯度为99.7％，Ni粉、Al粉粒度为48μm，将该混合粉在真空手套箱中装入真空球磨罐，密封好后分别放入球磨机中球磨混合，所述真空球磨罐及其磨球均为WC-Co硬质合金材料制成，磨球和原料总体积不超过球磨罐体积的2/3，球料比为18:1，球磨速率为300r/min，球磨时间为18h，球磨方式为湿式球磨，湿式球磨需添加含水量≤1wt.％的无水乙醇作为溶剂，球磨混合后获得Ni-Al复合体系粉料；

步骤2：将步骤1制得的Al-Mg-B复合体系粉料、Ni-Al复合体系粉料分别加入造粒机进行造粒，Al-Mg-B复合体系粉料在造粒机造粒时采用氩气气氛保护以防造粒过程中粉末的氧化；

步骤3：将造粒好的Al-Mg-B复合体系粉料、Ni-Al复合体系粉料以40wt.％：60wt.％球磨混合均匀，得到Al-Mg-B/Ni-Al混合造粒粉，球磨机进行球磨混合的球磨方式为湿式球磨，球料比为14:1，球磨速率为250r/min，球磨时间为3h；

步骤4：将步骤3造粒好的Al-Mg-B/Ni-Al混合造粒粉放入冷压模具中冷压得到相对密度62％的压坯，将压坯放入石墨模具中，再将石墨模具放入热压烧结炉，在真空条件下，热压烧结炉的初始升温速率为150℃/min，当温度达到300～500℃时，保温5～10min，烘干压坯；当温度高于500℃时，升温速率为100℃/min，压坯发生自蔓延反应；当温度达到600～1000℃时，保温10min，烧结压力为35MPa；待压坯自蔓延反应结束，采用液压机施加40MPa的压力并保压60s，将压坯加压至相对密度78％，待冷却至常温后取出，获得AlMgB₁₄磨具。

实施例2：

步骤1：按照摩尔配比1：1：14将Al粉、Mg粉、B粉充分混合，向该混合粉中分别加入占该混合粉总重量的4％的Al粉、Mg粉作为粉处理过程中的氧化补偿，所述Al粉、Mg粉的纯度为99.97％，B粉纯度为99.8％，Al粉粒度为50μm，Mg粉粒度为70μm，B粉粒度为5μm，将该混合粉在真空手套箱中装入真空球磨罐，密封好后放入球磨机中球磨混合，所述真空球磨罐及其磨球均为WC-Co硬质合金材料制成，磨球和原料总体积不超过球磨罐体积的2/3，球料比为18:1，球磨速率为300r/min，球磨时间为18h，球磨方式为湿式球磨，湿式球磨需添加含水量≤1wt.％的无水乙醇作为溶剂，球磨混合后获得Al-Mg-B复合体系粉料；

按照摩尔配比Ni：Al＝3：1将Ni粉、Al粉充分混合后进行球磨，所述Al粉的纯度为99.97％，Ni粉纯度为99.7％，Ni粉、Al粉粒度为50μm，将该混合粉在真空手套箱中装入真空球磨罐，密封好后分别放入球磨机中球磨混合，所述真空球磨罐及其磨球均为WC-Co硬质合金材料制成，磨球和原料总体积不超过球磨罐体积的2/3，球料比为18:1，球磨速率为300r/min，球磨时间为18h，球磨方式为湿式球磨，湿式球磨需添加含水量≤1wt.％的无水乙醇作为溶剂，球磨混合后获得Ni-Al复合体系粉料；

实施例3：

步骤1：按照摩尔配比1：1：14将Al粉、Mg粉、B粉充分混合，向该混合粉中分别加入占该混合粉总重量的4％的Al粉、Mg粉作为粉处理过程中的氧化补偿，所述Al粉、Mg粉的纯度为99.97％，B粉纯度为99.8％，Al粉粒度为45μm，Mg粉粒度为65μm，B粉粒度为4μm，将该混合粉在真空手套箱中装入真空球磨罐，密封好后放入球磨机中球磨混合，所述真空球磨罐及其磨球均为WC-Co硬质合金材料制成，磨球和原料总体积不超过球磨罐体积的2/3，球料比为16:1，球磨速率为250r/min，球磨时间为18h，球磨方式为湿式球磨，湿式球磨需添加含水量≤1wt.％的无水乙醇作为溶剂，球磨混合后获得Al-Mg-B复合体系粉料；

按照摩尔配比Ni：Al＝1：1将Ni粉、Al粉充分混合后进行球磨，所述Al粉的纯度为99.97％，Ni粉纯度为99.7％，Ni粉、Al粉粒度为45μm，将该混合粉在真空手套箱中装入真空球磨罐，密封好后分别放入球磨机中球磨混合，所述真空球磨罐及其磨球均为WC-Co硬质合金材料制成，磨球和原料总体积不超过球磨罐体积的2/3，球料比为16:1，球磨速率为300r/min，球磨时间为18h，球磨方式为湿式球磨，湿式球磨需添加含水量≤1wt.％的无水乙醇作为溶剂，球磨混合后获得Ni-Al复合体系粉料；

步骤3：将造粒好的Al-Mg-B复合体系粉料、Ni-Al复合体系粉料以45wt.％：55wt.％球磨混合均匀，得到Al-Mg-B/Ni-Al混合造粒粉，球磨机进行球磨混合的球磨方式为湿式球磨，球料比为19:1，球磨速率为250r/min，球磨时间为2h；

步骤4：将步骤3造粒好的Al-Mg-B/Ni-Al混合造粒粉放入冷压模具中冷压得到相对密度60％的压坯，将压坯放入石墨模具中，再将石墨模具放入热压烧结炉，在氩气保护气氛条件下，采用钨丝引燃压坯，压坯发生自蔓延反应，烧结压力为35MPa；待压坯燃烧结束，采用液压机施加40MPa的压力并保压60s，将压坯加压至相对密度75％，待冷却至常温后取出，获得AlMgB₁₄磨具。

实施例4：

步骤1：按照摩尔配比1：1：14将Al粉、Mg粉、B粉充分混合，向该混合粉中分别加入占该混合粉总重量的4％的Al粉、Mg粉作为粉处理过程中的氧化补偿，所述Al粉、Mg粉的纯度为99.97％，B粉纯度为99.8％，Al粉粒度为40μm，Mg粉粒度为60μm，B粉粒度为3μm，将该混合粉在真空手套箱中装入真空球磨罐，密封好后放入球磨机中球磨混合，所述真空球磨罐及其磨球均为WC-Co硬质合金材料制成，磨球和原料总体积不超过球磨罐体积的2/3，球料比为16:1，球磨速率为250r/min，球磨时间为30h，球磨方式为湿式球磨，湿式球磨需添加含水量≤1wt.％的无水乙醇作为溶剂，球磨混合后获得Al-Mg-B复合体系粉料；

按照摩尔配比Ni：Al＝3：1将Ni粉、Al粉充分混合后进行球磨，所述Al粉的纯度为99.97％，Ni粉纯度为99.7％，Ni粉、Al粉粒度为40μm，将该混合粉在真空手套箱中装入真空球磨罐，密封好后分别放入球磨机中球磨混合，所述真空球磨罐及其磨球均为WC-Co硬质合金材料制成，磨球和原料总体积不超过球磨罐体积的2/3，球料比为16:1，球磨速率为250r/min，球磨时间为30h，球磨方式为湿式球磨，湿式球磨需添加含水量≤1wt.％的无水乙醇作为溶剂，球磨混合后获得Ni-Al复合体系粉料；

步骤3：将造粒好的Al-Mg-B复合体系粉料、Ni-Al复合体系粉料以50wt.％：50wt.％球磨混合均匀，得到Al-Mg-B/Ni-Al混合造粒粉，球磨机进行球磨混合的球磨方式为湿式球磨，球料比为14:1，球磨速率为250r/min，球磨时间为1.5h；

步骤4：将步骤3造粒好的Al-Mg-B/Ni-Al混合造粒粉放入冷压模具中冷压得到相对密度65％的压坯，将压坯放入石墨模具中，再将石墨模具放入热压烧结炉，在氩气保护气氛条件下，采用钨丝引燃压坯，压坯发生自蔓延反应，烧结压力为35MPa；待压坯燃烧结束，采用液压机施加40MPa的压力并保压60s，将压坯加压至相对密度80％，待冷却至常温后取出，获得AlMgB₁₄磨具。

对比例1

根据专利申请号为201510750002.7公开的一种金刚石微粉磨具的制备方法制备得到的金刚石磨具。

对比例2

一种铝镁硼磨具的制备方法，与上述实施例2的区别在于：

步骤1：将Al、Mg、B粉末按照原子数比为Al：Mg：B＝1：1：14的比例充分混合，然后将混好的Al-Mg-B粉料在真空手套箱中装入真空球磨罐，在球磨机进行球磨混合，经充分球磨混合后的粉料在手套箱中取出并装入氮化硼坩埚中，再将装有混合粉料的氮化硼坩埚放入气氛烧结炉进行烧结，最后将烧结后得到的铝镁硼松散块料进行破碎、筛分制得粒度均匀的AlMgB₁₄复合体系粉料；步骤3：将造粒好的AlMgB₁₄复合体系粉料、Ni-Al复合体系粉料按质量百分比为84:16球磨混合均匀；其余步骤和条件均与实施例2类似。

试验例：

磨削加工测试：

根据实施例1-实施例4和对比例1、对比例2的制备方法分别制得800π×30mm的磨具；

首先把测力仪固定在加工中心的工作台上，然后通过压块连接测力仪和夹具，使夹具能够稳定固定在测力仪上，选取100×100×80mm的玻璃工件作为样品装夹在夹具上，露出50mm样品高度，采用磨具分别采用湿式进行磨削。其中法向力以Fn表示，切向力以Ft表示。

磨削加工实验在五轴立式加工中心DMG DMU40 monoBLOCK完成，测力仪是瑞士生产的KISTLER测力仪，型号：9119AA1。三向力量程为±4KN，灵敏度FX、FZ约为-26pC/N，FZ约为-13pC/N，工作温度在-20～70℃。

实验结果：实施例1-实施例4以及对比例1、对比例2均可以完成磨削，检测结果如图5-图7所示，由于对比例2由于结合剂的含量较低，使得其法向力Fn与切向力Ft的比值较大，耐磨损能力较低，从而导致其磨具的硬度低。

加工污染测试：

生产污水测试：根据GB8978-1996规定进行测试；

生产粉尘测试：GB5748-85场所空气中粉尘测定方法；

能耗测试：用电表记录生产10000件磨具的耗电量；

试验组：实施例1-实施例4；

对比例组：对比例1、对比例2；

测试结果：见表1、表2。

表1为生产污水测试结果

表2为生产粉尘测试结果

组分	生产件数(件)	浓度(mg/m^3)	耗电量(KW)
				实施例1	10000	0	598
实施例2	10000	0	597
				实施例3	10000	0	591
实施例4	10000	0	577
				对比例1	10000	0	1021
对比例2	10000	291.2	1232

以上内容是结合具体的优选实施方式对发明所作的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施只局限于这些说明。对于发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于发明的保护范围。

Claims

1.一种铝镁硼磨具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将Al粉、Mg粉、B粉按比例混合后进行球磨，得到Al-Mg-B复合体系粉料；将Ni粉、Al粉按比例混合后进行球磨，得到Ni-Al复合体系粉料；其中，Al-Mg-B复合体系粉料中Al粉、Mg粉、B粉的摩尔比为1:1:14，Al粉、Mg粉、B粉混合后，分别加入占该混合粉总重量4％～6％的Al粉、Mg粉作为粉处理过程中的氧化补偿；

步骤3：将造粒好的Al-Mg-B复合体系粉料、Ni-Al复合体系粉料分别以20～50wt.％：40～70wt.％混合后进行球磨，得到Al-Mg-B/Ni-Al混合造粒粉；

步骤4：将Al-Mg-B/Ni-Al混合造粒粉放入石墨模具中，在真空或氩气保护气氛条件下进行加热并发生自蔓延反应，在自蔓延反应结束时，将其加压至相对密度75～85％，获得AlMgB₁₄磨具。

2.根据权利要求1所述的铝镁硼磨具的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，Al-Mg-B复合体系粉料中的Al粉、Mg粉的纯度高于99.96％，B粉纯度高于99.7％，Al粉的粒度为10～50μm，Mg粉粒度30～70μm，B粉粒度≤5μm；Ni-Al复合体系粉料中Al粉的纯度高于99.96％，Ni粉的纯度高于99.7％，Al粉、Ni粉粒度为10～50μm。

3.根据权利要求1所述的铝镁硼磨具的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，Al粉、Mg粉、B粉在速率为250～300r/min的球磨机中进行球磨混合，球料比为14～20:1，球磨时间为10～30h；Ni粉、Al粉在速率为250～300r/min的球磨机中进行球磨混合，球料比为14～20:1，球磨时间为10～30h。

4.根据权利要求3所述的铝镁硼磨具的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述球磨机的球磨方式为湿式球磨，球磨混合过程中加入含水量≤1wt.％的添加剂，所述添加剂为甲醇或无水乙醇。

5.根据权利要求1所述的铝镁硼磨具的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，将石墨模具放入热压烧结炉中进行加热，热压烧结炉的初始升温速率为150℃/min，当温度达到300～500℃时，保温5～10min，当温度高于500℃时，升温速率为100℃/min，达到600～1000℃时，保温10～15min，烧结压力为30～50MPa。

6.根据权利要求1所述的铝镁硼磨具的制备方法，其特征在于，所述步骤4中Al-Mg-B/Ni-Al混合造粒粉先冷压得到相对密度60～70％的压坯，将压坯放入石墨模具，再采用钨丝引燃压坯并发生自蔓延反应；待压坯燃烧结束，采用液压机施加40～50MPa的压力并保压40～70s，待AlMgB₁₄磨具冷却至常温后取出。

7.根据权利要求1所述的铝镁硼磨具的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，球磨混合好的Al-Mg-B复合体系粉料在造粒机中进行造粒，以氩气为保护气氛。

8.根据权利要求1所述的铝镁硼磨具的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，球磨混合的球料比为14～20:1，球磨速率为250～300r/min，球磨时间为1～3h。

9.一种铝镁硼磨具，其特征在于，采用权利要求1～8任一项所述的铝镁硼磨具的制备方法制成。