SU1712387A1 - Абразивный материал и способ его получени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к производству абразивного материала. Изобретение позвол ет повысить прочность агрегатных зерен злектрокорунда и увеличить их выход путем получени  абразивных зерен на основе а-окиси алюмини , содержащих равномерно распределенные прослойки минералов, например шпинели и/или стекла толщиной 0,3-20 мкм, рассто ние между корн ми 5-350 мкм. Дл  получени  агрегатных зерен высокой прочности в глиноземистый расплав ввод т стекло и/или шпинель, полученную смесь охлаждают, обеспечива  заданную структуру материала. В глиноземистый расплав могут быть введены оксиды магни  и кремни , образующие при кристаллизации шпинель и/или стекло. Скорость охлаждени  температуры расплавлени  смеси 2100°С до температуры 2000°С выбирают равной (10'^-5) '10^ град/мин. Соотношение компонентов смеси берут следующее, мас.%: минерал 1,5-7,5, окись алюмини  остальное. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 табл.уfe

Description

Изобретение относитс  к производству абразивных материалов, властности к получению электрокорундов на основе а-окиси алюмини .

Цель изобретени  - повышение прочности агрегатных зерен и увеличение их выхода , за счет создани  между кристаллами, образующими агрегаты пластичных армирующих прослоек.

. I

Абразивный материал представл ет собой агрегатное зерно, состо щее из кристаллов окиси алюмини  и прослоек минералов шпинели и/или анортитового или кордиеритового стекла толщиной 0,320 мкм. Прослойки расположены по границам кристаллов, имеющих размер в поперечнике 5-350 мкм.

Получаемый положительный зффект увеличение выхода агрегатных зерен объ сн етс  тем, что при введении в материал прослоек шпинели и/или стекла, расположенных на рассто нии 5-350 мкм, получаемые абразивные зерна практически нацело представлены агрегатами. При рассто нии между прослойками более 350 мкм количество агрегатных зерен существенно снижаетс .

Высока  прочность агрегатных зерен обусловлена оптимальными размерами прослоек и однородностью их распределени  по обьему абразивного зерна. При зтом

кристаллы а-окиси алюмини , составл ющие основу абразивного зерна, оказываютс  как бл армированными тонкими прослойками более пластичной фазы (стеклом и/или шпинелью), Однородное распределение прослоек обеспечивает равномерное распределение нагрузки, испытываемой абразивным зерном, по его объему. В результате прочность создаваемой конструкции абразивного зерна в частицах размерами 1250-1600 мкм существенно возрастает и составл ет 160320 Н против 60-80 Н у агрегатных зерен материала прототипа.

При значени х толщины прослоек, больших чем 20 мкм, прочность абразивных зерен снижаетс . Это обусловлено тем, что прослойки менее прочной, чем а-окись алюмини , фазы, локализу сь в виде крупных включений, станов тс  концентраторами напр жений, способствующими возникновению и распространению трещин в зерне.

Минимальные значени  размеров прослоек и рассто ний между ними регламентированы тем, что дальнейшее их уменьшение св зано с необходимостью существенной интенсификации охлаждени  материала. В результате в получаемом абразивном материале возникают значительные термические напр жени , привод щие к его разрушению.

Как показали проведенные исследовани , стекло и шпинель, составл ющие основу прослоек в предлагаемом материале, термически устойчивы и практически не измен ют прочности абразивных зерен после термообработки при 1250°С, что особо важ- но дл , абразивного материала, используемого дл  производства инструмента на керамических св зках, поскольку изготовление последнего предусматривает термическую обработку при 1250 ±50°С.

Абразивный материал получают следующим образом.

П р и м е р 1. Готов т смесь из 98,5 окиси алюмини  и 1,5% магнезиальной шпинели, которую расплавл ют в дуговой электропечи при 21 00°С. ripit этом происходит растворение и однородное распределение шпинели в расплаве окиси алюмини . Полученный расплав сливают в металлический кристаллизатор, где он кристаллизуетс  в виде слитков заданной (толщины) высоты. Кристаллизацию в интервале температур 2t00 2000°C осуществл ют со скоростью -10 град/мин. Первоначально начинаетс  кристаллизаци  а-окиси алюмини , а шпинель кристаллизуетс  между кристаллами а -окиси алюмини , образу  равномерно распределенные тонкие прослойки. При высоте слитка 300-400 мм получаемые прослойки имеют толщину 20 мкм.и расположены на рассто нии 300-350 мкм. При высоте слитка 1 мм получаютс  прослойки толщиной 0,3 мкм.с рассто нием между ними 5 мкм.

Закристаллизованный материал охлаждают до известной температуры и передают на переработку, осуществл емую известными способами, например дроблением, измельчением и рассевом на виброситах. Полученный материал в зернах размером 1250-1600 мкм испытывали на прочность путем разрушени  100 зерен между твердосплавными пластинками.. Абразивные зерна также анализировались на содержание агрегатных зерен с помощью

бинокул рного стереоскопического микроскопа МБС-9.

П р и м е р 2. Готов т смесь из 94 окиси алюмини  и 6% стекла кордиеритового либо анортитового состава, которую расплавл ют в дуговой электропечи при 2100°С. При этом происходит растворение и однородное распределение стекла в расплаве окиси алнЬмини . Кристаллизацию расплава, переработку материала и его испытание осуществл ют аналогично примеру 1.

Приме рЗ. Готов т смесь из 92,5 окиси алюмини , 1,5 магнезиальной шпинели и 6% стекла, которую расплавл ют в дуговой электропечи при 2100°С. Остальное, как в

примере 1.

П р и м е р 4. Готов т смесь из 98,5 окиси алюмини  и 0,5% окиси магни , которую расплавл ют в дуговой электропечи при 2100°С. В полученный расплав перед его

сливом дополнительно ввод т 1,5% двуокиси кремни . При этом происходит растворение добавл емых окисей в глиноземистом расплаве и однородное их распределение. Полученный расплав сливают в металлический кристаллизатор. При этом начинаетс  кристаллизаци  а-окиси алюмини , а образующиес  шпинель и стекло кристаллизуютс  между кристаллами а-окиси алюмини  образу  равномерно распределенные тонкие прослойки. Остальное, как в примере 1. Соотношение исходных компонентов и режимы охлаждени  выбраны таким образом , чтобы получить абразивный материал с требуемыми прослойками.

Результаты сравнительных испытаний предлагаемогр абразивного материала и прототипа приведены в таблице..

Анализ результатов сравнительных испытаний показывает, что абразивное зерно.

получаемое из предлагаемого абразивного материала, практически нацело состоит из агрегатов, а иЯ прочность в 3-5 раз больше по сравнению с агрегатными зернами, получаемыми из материала прототипа. При этом выход агрегатных зерен увеличиваетс  более, чем в 3 раза.

Claims (3)

1. Абразивный материал, содержащий агрегаты кристаллов а-окиси алюмини  и добавки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  прочности агрегатных зерен и увеличени  их выхода, материал в качестве добавок содержит минерал, выбранный из группы шпинели, анортитового и кордиеритового стекла, либо их смесь в виде прослоек, распЬложенных по границам кристаллов а -окиси алюмини  поперечным размером 5-350 мкм, при этом тол- щина прослоек равна 0,3-20,0 мкм.

2.Способ получени  абразивного мате- риала, при котором готов т смесь из окиси алюмини  и добавок, смесь расплавл ют и охлаждают, отличающийс  тем, что, в качестве добавок в смесь ввод т минерал из группы шпинели, кордиеритового и анортитового стекла либо их смесь при соотношении компонентов, мас.%;

0

Минерал1,5-7,5

Окись алюмини  Остальное п ри этом охлаждение расплава с температурой его плавлени  2100°С до температуры 2000°С осуществл ют со скоростью 10 -510

5 град/мин,

3.Способ по п. 2, о т ли ч а ю щ и и с   тем, что в качестве добавок, образующих прослойки, в смесь ввод т оксиды магни  и

0 кремни .