[发明专利]刚玉冷却介质、相关制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及磨料增韧技术领域，特别涉及刚玉增韧技术领域，具体是指一种刚玉冷却介质、相关制备方法和应用。

背景技术

刚玉的韧性对磨料的磨削性能有很重要的影响，目前的磨料增韧方法除了化学组成外，还有快速冷却法以减小晶体尺寸，目前流行的刚玉快速冷却方法有钢球冷却法和钢辊冷却法2种。

钢球冷却法选取的钢一般是碳钢，导热系数较小，冷却速度慢，故冷却效果一般，刚玉的晶体尺寸较大，比如国产的锆刚玉AZ-25和AZ-40都在30微米左右， 进口的一般也不小于12微米。而钢辊冷却法利用中空钢辊内通冷水冷却. 辊的尺寸有限且为了冷却效果辊壁很薄，这样如果用倾倒炉大量倾倒2000度左右的刚玉熔液时来不及散热，会将辊壁熔化，刚玉溶液直接接触水产生大量水蒸气而产生大爆炸， 故钢辊法冷却时只能用流放炉缓慢放料冷却. 而流放炉设备复杂，投资很大，不适合中小规模厂家生产。

因此，为了克服上述钢球法和钢辊法的缺陷，需要提供一种刚玉冷却方法，其冷却快速，无安全隐患，投资较小且成本合理，所得刚玉产品的晶体尺寸小且生产费用无明显增长。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种刚玉冷却介质、相关制备方法和应用，采用该刚玉冷却介质冷却刚玉，冷却快速，无安全隐患，投资较小且成本合理，所得刚玉产品的晶体尺寸小且生产费用无明显增长，适于大规模推广应用。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种刚玉冷却介质，其特点是，所述刚玉冷却介质是碳化硅球、碳纤维增强碳化硅球或石墨纤维增强碳化硅板材。

在本发明的第二方面，提供了一种碳纤维增强碳化硅球或石墨纤维增强碳化硅板材的制备方法，其特点是，将石墨布层叠在模具中并浇注碳化硅熔液或将短切石墨纤维加入模具并浇入碳化硅熔液从而制成碳纤维增强碳化硅球或石墨纤维增强碳化硅板材。

在本发明的第三方面，提供了一种碳化硅球、碳纤维增强碳化硅球或石墨纤维增强碳化硅板材在刚玉冷却中作为刚玉冷却介质的应用。

在本发明的第四方面，提供了一种刚玉快速冷却方法，其特点是，首先熔化刚玉形成刚玉熔体，然后采用上述的刚玉冷却介质冷却所述刚玉熔体。

较佳的，所述刚玉熔体倾倒在所述刚玉冷却介质中实现冷却。

较佳的，所述刚玉是氧化铝刚玉或氧化锆刚玉。

在本发明的第五方面，提供了一种刚玉磨料，其特点是，采用上述的刚玉快速冷却方法制成。

在本发明的第六方面，提供了一种磨具，其特点是，所述磨具是采用根据权利要求7所述的刚玉磨料制成的涂附磨具或固结磨具。

本发明的有益效果具体在于：

1、本发明的刚玉冷却介质是碳化硅球、碳纤维增强碳化硅球或石墨纤维增强碳化硅板材，所述刚玉冷却介质的导热系数比碳钢大2倍以上，从而采用该刚玉冷却介质冷却刚玉，冷却快速，无安全隐患，投资较小且成本合理，所得刚玉产品的晶体尺寸小且生产费用无明显增长，适于大规模推广应用。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

实施例1：

将60公斤氧化铝，40公斤氧化锆在单相直流电弧炉中熔化，电压约70伏特，电流约1500安培。完全熔化后于1950度左右倾倒在碳化硅球中，所得锆刚玉晶体尺寸约13微米，晶界厚度小于300纳米, 不过大约60%的碳化硅球都已破裂，无法再次使用，生产费用高昂。

实施例2：

将60公斤氧化铝，40公斤氧化锆在电弧炉中熔化，电压约70伏特，电流约1500安培。完全熔化后于2000度左右倾倒在碳纤维增强碳化硅球中，所得锆刚玉晶体尺寸约12微米，晶界厚度小于300纳米, 所有的碳纤维增强碳化硅球均无破裂，可重复使用30次以上。

实施例3：

将100公斤氧化铝, 适量氧化镁,氧化硅和氧化钛(总计小于3公斤)在电弧炉中熔化，电压约70伏特，电流约1500安培。完全熔化后于2200度左右倾倒在石墨纤维增强碳化硅板材中，所得刚玉尺寸约80微米，所有石墨的纤维增强碳化硅板材均无破裂，可重复使用30次以上。