霧化快凝磁性磨料制備及其磁力光整加工性能研究.pdf

1、磁力光整加工技術(shù)，作為一種先進(jìn)的光整加工工藝，在航空、航天、機(jī)械、儀器、儀表、醫(yī)療器械等精密光整加工的許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在磁力光整加工技術(shù)中，磁性磨料起著至關(guān)重要的作用，甚至決定著加工零件的表面質(zhì)量。然而，目前制備的磁性磨料，存在著形狀不規(guī)則、加工效率低、使用壽命短、工藝復(fù)雜、成本高等問題，已經(jīng)成為磁力光整加工技術(shù)亟待解決的瓶頸問題。為此，本文提出一種新的磁性磨料制備方法——霧化快凝磁性磨料制備方法。通過改進(jìn)氣體霧化快速凝固制

2、粉系統(tǒng)，使高壓霧化氣體與陶瓷硬質(zhì)磨料粉末預(yù)先混合后，再霧化熔融態(tài)的鐵磁性合金基體液流，然后快速凝固的方法制備球形復(fù)合磁性磨料，并將其應(yīng)用于導(dǎo)磁和非導(dǎo)磁材料的磁力光整加工中。
　　本文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)深入研究金屬及其合金粉末氣體霧化快速凝固制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，基于磁性磨料的性能要求，研制霧化快凝球形復(fù)合磁性磨料制備系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠解決傳統(tǒng)陶瓷/鐵基合金復(fù)合材料體系中陶瓷相與鐵基體相很難相容的技術(shù)難題，使

3、磁性磨料粉末制備工藝簡單，成本低，產(chǎn)量高，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。
　　(2)基于磁性磨料的理想微觀形貌和性能要求，對陶瓷/鐵基合金復(fù)合材料制備工藝、鐵磁性合金磁性能和霧化快凝工藝特點(diǎn)進(jìn)行研究，確定適合該工藝條件下球形復(fù)合材料的組成配比;成功制備符合磁性磨料性能要求和理想結(jié)構(gòu)模型的Al2O3/鐵基合金球形復(fù)合磁性磨料和SiC/鐵基合金球形復(fù)合磁性磨料。
　　(3)借助掃描電鏡、能譜儀和X射線衍射儀，試驗(yàn)研究霧化快凝工藝條件下球

4、形復(fù)合磁性磨料的形成機(jī)理、影響因素和界面微結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，只有對霧化快凝工藝參數(shù)、鐵基體成分合金化和流體動力學(xué)效應(yīng)影響因素的綜合控制，才能制備出符合性能要求的球形復(fù)合磁性磨料;其界面微觀結(jié)構(gòu):Al2O3/鐵基合金球形復(fù)合磁性磨料是機(jī)械結(jié)合、溶解與潤濕結(jié)合的混合結(jié)合;SiC/鐵基合金球形復(fù)合磁性磨料是冶金反應(yīng)潤濕結(jié)合。
　　(4)研究磁力光整加工系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，根據(jù)磁通量連續(xù)原理和安培環(huán)路定理，設(shè)計(jì)并研制Nd-Fe-B稀土永磁磁極的

5、開路磁場磁力光整加工系統(tǒng)。在該系統(tǒng)上，進(jìn)行不導(dǎo)磁材料316L不銹鋼和導(dǎo)磁材料S136模具鋼的磁力光整加工性能試驗(yàn)。結(jié)果表明，Al2O3/鐵基合金球形復(fù)合磁性磨料和SiC/鐵基合金球形復(fù)合磁性磨料都可實(shí)現(xiàn)高效率和納米級表面粗糙度水平的光整加工，工件的表面質(zhì)量得到明顯改善，表面粗糙度最低可達(dá)Ra10nm以下。
　　(5)通過磁力光整加工試驗(yàn)研究所制備球形復(fù)合磁性磨料的磨損特征和使用壽命。結(jié)果顯示，Al2O3/鐵基合金球形復(fù)合磁性磨料和