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刚玉磨料

/alumina abrasive/
条目作者赵燚

赵燚

最后更新 2024-07-11
浏览 187
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以α型三氧化二铝为主晶相的普通磨料。简称刚玉。旧莫氏硬度8.9~9.1,新莫氏硬度12。


英文名称
alumina abrasive
所属学科
材料科学与工程

刚玉种类很多,主要分为以下几类:

①棕刚玉,代号A,用矾土经电弧炉冶炼制成的棕褐色晶体。三氧化二铝含量95%左右,并含有少量的氧化钛等成分,维氏显微硬度20000~22000牛/毫米2,颗粒密度≥3.90克/厘米3。具有高硬度、韧性好、价格低等特点,适合加工抗张强度≥490兆帕的金属材料,是用量最大的磨料品种,广泛应用于碳素钢、可锻铸铁、硬青铜等材料的粗磨,二级品磨料常用于碾米砂轮、树脂切割砂轮制造等,常作为替代磨料使用。

②白刚玉,代号WA,用铝氧粉经电弧炉冶炼制成的白色晶体。三氧化二铝含量98%左右,维氏显微硬度22000~23000牛/毫米2,颗粒密度≥3.90克/厘米3。适用于高速钢、淬火钢、合金钢等高硬度钢材的磨削,为用量较大的磨料品种之一。

③单晶刚玉,代号SC,以矾土、硫化物为主料,经电弧炉冶炼后对冶炼物水解而制成的浅灰色单晶体。三氧化二铝含量98%左右,维氏显微硬度22000~24000牛/毫米2,颗粒密度≥3.95克/厘米3。适用于较高硬度、高韧性的不锈钢、高钒高速钢、耐热合金钢等难磨金属材料的磨削。

④微晶刚玉,代号MA,冶炼完成的刚玉熔液经急速冷却而制成的棕色晶体。晶体尺寸<300微米,三氧化二铝含量95%左右,维氏显微硬度20000~22000牛/毫米2,颗粒密度≥3.90克/厘米3。用于不锈钢、碳素钢、球墨铸铁等材料的成型磨削、切入磨削、精磨和重负荷磨削。

⑤铬刚玉,代号PA,用铝氧粉加入少量氧化铬在电弧炉内冶炼制成的粉红或浅红色晶体。三氧化二铝含量98.5%左右,维氏显微硬度22000~23000牛/毫米2,颗粒密度≥3.90克/厘米3。最适用于刃具、量具、仪表零件的精磨和成型磨削。

⑥锆刚玉,代号ZA,经电弧炉冶炼而制成的灰色三氧化二铝-二氧化锆共晶体。属于氧化铝和氧化锆的共熔混合物,用流放炉或倾倒炉冶炼。磨粒呈微晶结构,晶体尺寸为3~60微米,维氏显微硬度24000牛/毫米2,磨粒的单颗粒抗压强度和球磨韧性较高。特别适用于重负荷磨削,如铁路路轨、钢坯等的磨削。

⑦黑刚玉,代号BA,经电弧炉冶炼而制成的以a型三氧化二铝为主晶相,并以氧化铁和二氧化硅物相为辅的黑色共晶体。三氧化二铝含量70%~85%左右,颗粒密度≥3.61克/厘米3。多用于自由研磨和抛光。

⑧烧结刚玉,以高铝矾土或氧化铝细粉为原料,挤压成型后经高温烧结制成。维氏显微硬度17000牛/毫米2。适用于荒磨不锈钢材料。

⑨空心球磨料,用高压空气喷吹氧化铝熔浆而制成的一种空心球状磨料。由其制成的磨具空隙率较高,磨削时不易堵塞磨削面、散热好,适用于淬硬工件及橡胶、塑料等工件的磨削。

⑩陶瓷刚玉,利用化学法合成氧化铝超细粉体,然后通过烧结的方法而制成的具有微晶结构的刚玉磨料。是一种新兴的高强度普通磨料,具有高强度、高韧性及自锐性好的特点,由其制成的砂轮形状保持性能特别优良,适用于成型磨削和精磨,尤其适用于高精度细长轴和精密丝杆的磨削。

刚玉系结晶原块的生产方式有两类:①冶炼法,通过三相电弧炉冶炼磨料原块,冶炼温度约2050~2150℃。原料在炉缸内分层冶炼充分熔融,通过化学反应除去杂质,经开炉、熔融、控制、精炼和冷却后制成结晶原块。冶炼方式有熔块法和倾倒法。熔块法是在冶炼完成后把冶炼炉转运出来直接冷却;倾倒法是在精炼完毕后,将冶炼好的高温熔浆倾倒入专用冷却包之中分包冷却。锆刚玉需快速冷却并添加稳定剂,以保证四方相二氧化锆的稳定存在;微晶刚玉需快冷以微晶化;单晶刚玉需进行水解;空心球刚玉磨料需用高压空气(5~6个大气压)喷吹熔浆制成。②煅烧烧结法,通过高温炉对处理好的原料进行高温煅烧或烧结,温度为1470~1530℃(纯铝氧粉1200~1400℃),在高温下氧化铝转化为具有研磨性能的α相或形成类固熔体结构。后经破碎、分级、磁选、筛分等物理化学处理工序制成不同粒度的粗磨粒磨料产品。常使用混合粒度的磨料经破碎、提纯、水力分级或风力分级等工序制成更细的不同粒度的微粉产品。

刚玉磨料大量用于制造各类普通磨具,用于磨削、研磨、钻切、抛光加工,亦可直接用于喷砂、研磨、抛光加工。非磨削用途为:作为高档耐火材料的基础原料用量巨大,主要应用品种是棕刚玉。锆刚玉、铝镁尖晶石、刚玉莫来石等也用作耐火材料。


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