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鋯剛玉磨料

發布時間:17-01-09 17:05  來源:www.wwnguv.live

鋯剛玉磨料定義:
鋯剛玉(FUSED ZIRCONIA ALUMINA)是以氧化鋁、氧化鋯為原料在電弧爐中經2000℃以上高溫冶煉而成。其質地堅韌,結構致密,強度高,熱震性好。鋯剛玉根據ZrO2的含量,一般有低鋯剛玉(ZrO2 10%~15%),中鋯剛玉(ZrO225%)和高鋯剛玉(ZrO2 40%)。作為一種高級磨料,可制造高性能的重負荷砂輪,對鋼件、鑄鐵件、耐熱鋼、以及各種合金材料有很好的磨削作用

鋯剛玉化學成份:
鋯剛玉主晶相為α-Al2O3,次晶相為斜鋯石,還存在少量玻璃相。

牌號

主要化學成分%

ZrO2

Al2O3

SiO2

TiO2

Fe2O3

ZA25

24—30

68—72

≤0.5

≤1.0

≤0.2

ZA40

38—44

50—60

鋯剛玉物理性能指標:

鋯剛玉磨料用途:
鋯剛玉耐熔體侵蝕性好,作為一種高級磨料,可制造高性能的重負荷砂輪,對鋼件、鑄鐵件、耐熱鋼、以及各種合金材料有很好的磨削作用;另外,鋯剛玉還是一種高級耐火原料,是制作高性能的滑動水口及浸入式水口的理想材料 ,還可用于制作玻璃熔窯用鋯剛玉磚。
生成機理 
在鋯剛玉中,主要礦物相是a-Al2O3和Al2O3-ZrO2形成的共晶體(見Al2O3-ZrO2系狀態圖)。從圖中可以看到:Al2O3的熔點為2050℃,ZrO2的熔點為2690℃。在ZrO2含量為42.6%、溫度為1710℃時是Al2O3和ZrO2共晶點。在組成確定后,當溫度在相應組成液相線以上時,改變其溫度不會導致新相的出現。當溫度降到相應組分液相線上時,晶相開始析出,隨著晶相的析出,液相組成沿著液相線向共熔點方向變化。當溫度達到共熔點時,按共熔點組成中的比例同時析出晶相Al2O3和ZrO2共熔相。 
當鋯剛玉熔體冷卻時,就開始產生晶體。晶體尺寸一般通過控制晶體成長速度,即采取急冷(過冷)的方法來實現。 
為確保鋯剛玉的質量,除合理選擇冶煉參數及工藝、冷卻工藝及加工工藝外,選擇合適的添加劑,降低鋯剛玉中SiO2含量,使Al2O3和ZrO2共晶且結構均勻等亦是鋯剛玉生產的關鍵。 
冶煉工藝 
鋯剛玉的冶煉一般是在傾倒爐和流放爐上進行。其工藝和棕剛玉冶煉大致相似,但由于爐料中SiO2及其它雜質的含量較高,爐液粘度增加,操作難度較大。再者冶煉過程一般采用較薄層作業,便于雜質的揮發。 
冷卻工藝
合理的冷卻工藝是鋯剛玉獲得微晶結構的關鍵。 
冷卻方法的特征是將熔液迅速冷凝后,再自然冷卻,放慢冷卻速度的原因被看作是“裂紋合攏”或回火過程。

冷卻方法 過程與特征 備注
鋼球冷卻法 將熔液倒在一堆助冷塊上,助冷塊平均尺寸為12~50mm,塊與熔業體積比為1∶1~3∶1。一般采用碳鋼球做助冷塊。要求助冷塊和熔液比盡可能高,助冷球塊盡可能小。 英國專利:1323282
1973.7.11日發表
半連續鋼球冷卻法 將接包先鋪上一層不反應、不熔化的固體冷卻介質,厚度>150mm,介質直徑(5~60)mm的鋼球。當熔液倒入接包時,同時加入冷卻介質,邊倒邊加。此方法與鋼球冷卻法相比,接包中冷卻的熔液量要大的多。 美國專利:3928515
1975.12.23日發表
連續鋼球冷卻法 其方法和半連續冷卻法基本相同,所不同的是:將接包底部開一個口子,通過控制接包的傾斜度,來實現冷卻介質和剛玉從口中流出,連續作業。 美國專利:3726621
1973.4.10日發表
滾筒擠壓法 用一個管子,使熔液通過它流出到一個冷凝滾筒上,使之迅速成為半凝狀冷卻薄片,用一個擠壓滾筒擠壓使之致密,成為一個薄帶狀通過改變彎曲方向,使它有一部分破碎。與前鋼球冷卻相比,勞動強度小,產品質量有保證,24中單晶體<1%,80#中單晶體<(4~14%) 美國專利:3646713
1972.3.16
隔板冷卻法 把剛玉熔液倒入許多石墨或金屬抗熱材料作成的彼此隔開的板之間,使熔液表面與空氣隔開,并迅速冷卻,板間隙≤13mm,板體積與板之間的凈空比≥3∶1。
特點:結晶均勻,生產量大,且95%熔液表面不與空氣接觸。
美國專利:4070796
發表日期:
1978.1.31日
 
  美國諾頓公司 日研磨材 中國第七砂輪廠
ZS ZF AZ—73 設計指標 1 2 3
Al2O3% 74.98 75.14 71.40 >68 76.16 74.13 74.22
ZrO2% 23.6 23.6 26.90 23~28 20.35 21.93 22.03
SiO2% 0.20 0.13 0.20 <1 0.6 0.95 0.90
TiO2% 0.40 0.35 2.3   1.69 2.12 1.97
Fe2O3% 0.09 0.07 0.10 <0.4 0.18 0.51 0.46
CaO% 0.60 0.57     0.37 0.24 0.30
MgO% 0.15 0.10     0.34 0.12 0.17
密度(g/cm3) 4.31 4.31     4.27 4.32 4.31
晶體尺寸(μm) 平均17 平均17 20~40 <40 平均42 平均19 平均28
磁性物(%) 0.2 0.2   <0.3 <0.3 <0.3 <0.3
PF值 7 7     9.3 8.89 8.93
               
Al2O3結構 a a a   a a a
12#抗壓強度(kg 44.9 43.7   >40 41.8 40.3 41.2
12#韌性(%) 97.25       97.31 96.17 95.16
努普硬度(HK∶kg/mm2) 1104 1466     1206 1484 1707
維氏硬度(HV·kg/mm2) 1359 915     1392 1563 1728
熔點(℃) 1850 1850     1840 >1790 >1790
熱膨脹系數(1/℃) 2.52×10-6 2.52×10-6     2.1×10-6 2.1×10-6 2.1×10-6
熱容量(kJ/kg·k) 0.92 0.92     0.92 0.924 0.954
315℃熱導系數(w/(m·℃)) 17.3 17.3       9.46 4.67
 

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