外文翻译(修改稿)

毕业设计(论文)外文资料翻译

题    目: 低温陶瓷结合剂的制备

院系名称： 材料科学与工程学院专业班级 ：材料F0805      

学生姓名：      牛华伟       学   号 ：***********4    

指导教师:        王改民        教师职称：    教授       

起止日期：2012-1-1至2012-6-6  地  点 :    实习中心     

附    件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 

指导教师评语：

所翻译的文献与研究方向相关性好，文献翻译较为流畅，能将原文所讲的内容与关键点较好的表达出来，语句连接较合理，但是一些专业词汇翻译的不是非常准确。

CaO对Na2O- B2O3 - Al2O3-SiO2系陶瓷结合剂的表面形貌和强度水浸泡的影响

Pengfei Wang *, Zhihong Li, Yumei Zhu

先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室，材料科学与工程学院，

天津大学，天津300072，中国

摘要：

表面形貌 Na2O- Al2O3-SiO2系陶瓷结合剂表面形貌和无CaO微晶氧化铝复合材料在水中浸泡玻化研究。

引入到陶瓷结合剂的含水量决定热重力分析，对水和钙相分离和陶瓷结合剂的成核的影响进行了研究，使用扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱仪.在水中浸泡72小时，Na2O- B2O3 - Al2O3-SiO2系玻璃化结合剂呈现出了多孔的表面，其抗弯强度随烧结温度下降。然而，Na2o-B2O3 - Al2O3-SiO2系玻璃化结合剂在水冷却液下更持久，甚至是针形晶体被发现聚集在表面上陶瓷结合剂。铝晶体的富集通过能量色散X射线光谱测试。晶体的外观减轻了陶瓷结合剂的溶解和在烧结温度区域（870 C和930 C）的抗弯强度增加之间。

2008爱思唯尔B.V.保留所有权利。

PACS系统： 83.80.Ab 81.40 ž ;

关键词：化学稳定性;结晶;强度玻璃水

1．介绍

陶瓷结合剂改进机械性能的特点已经被发现并使用。无论是传统的熔融氧化铝， MCA /SG（微晶氧化铝，也称为作为烧结溶胶 - 凝胶，氧化铝）磨料或超硬磨料（金刚石和立方氮化硼硬质合金）磨粒在制造研磨有工具从现有性能改善。这些陶瓷结合剂在相对低的温度（700-1000℃）会融化，以避免高温下发生反应，除了“凝胶A-氧化铝颗粒或氧化钻石和碳化硼磨料（立方立方氮化硼）之外。陶瓷结合剂越来越广泛的应用于超硬磨料制成的磨削工具，尤其是在需要结合剂有高强度的高速，高效率和高精度磨具。以往调查研究陶瓷结合剂和和界面结构对氧化铝/ CBN砂轮工具陶瓷结合剂强度的影响。我们对Nao-Al2O3-Sio2这种碱/碱土金属氧化物对陶瓷结合剂性能的影响也有研究[7,8]。

2．实验过程

将精细研磨的碳酸钠，氧化铝，硅粉末和硼酸混合在一起在1300℃加热使混合物融合，然后使已融合的混合物冷却。冷却后的玻璃被烘干，粉碎，形成粉状熔块玻璃。该熔块玻璃（如基本的陶瓷结合剂）的一个组成为16.0Na2O - 30.0B2O3 - 4.0Al2O3 - 50.0SiO2 （摩尔百分比 ）一部分基本的陶瓷结合剂融化和5%的碳酸钙生成Na2O–CaO–B2O3–Al2O3–SiO2系陶瓷结合剂。陶瓷结合剂与氧化钙的成分为1.96，Na2O，7.35 CaO, 19.2 B2O3, 14.71 Al2O3 and 56.86 SiO2。热重分析（TG ）作为生产Na2O–CaO–B2O3–Al2O3–SiO2。用MCA磨料制成的磨具包含陶瓷结合剂和临时粘结剂。微晶氧化铝，陶瓷结合剂临时粘结剂（石蜡）为比例75:20:5 。绿色的样品被压尺寸30毫米6毫米4毫米。然后绿色的样品用4-H控股加热时间表在烧结电炉中分别加热至870 ， 0，910， 930和950 C。所有样品进行了热处理温度在610 Ç为2小时的石蜡热解。三点弯曲发测试

烧结样品，在 装载万能机上以0.5毫米/分钟的速度进行试验。样品的报告弯曲强度为6个试件的平均值。使用飞利浦XL30E扫描电子显微镜（ SEM ）以20千伏加速电压检查裂缝样品的表面形貌。其他作为裂隙样本浸泡在100℃蒸馏水48小时或72小时。SEM和联能量色散X射线光谱仪（ ISIS300 ）分别被用来析浸湿的形态和陶瓷结合剂的化学成分。

3结果

图1显示烧结和经72h水浸泡的Na2O–CaO–B2O3–Al2O3–SiO2陶瓷MCA研磨工具在850℃烧结样品的微观结构。小球标本的形状陶瓷结合剂表面的水滴平均值非常大的增加到了1-3lm.

图1。Na2O–CaO-B2O3 - Al2O3-SiO2系陶瓷结合剂的SEM图像： （a）烧结陶瓷结合剂（b ）72 -H-水浸泡玻化结合剂观察大小约300-400 nm的范围的耐驰水滴表面（图1（a ） ） 。为针形晶体从（图1b）中可以看出，72小时水浸泡陶瓷结合剂的表面。在图2中，TG曲线说明了水的成分对到陶瓷结合剂合成工艺的影响在陶瓷结合剂中包含两种类型的水，吸附水和化学结构水，吸附水约3.11%在加热陶瓷结合剂粉末时释放，TG曲线中被视为C的其余的2.31 ​​％的水，在0℃时完全释放。

                  温度/oC

图2。陶瓷结合剂Na2O–CaO-B2O3 - Al2O3-SiO2的TG生产曲线

图3代表的是烧结和浸泡陶瓷结合剂的EDS谱的生产曲线。在图3 （c）及（d），表面的研磨工具，样品在2.15 keV未分配的密集的高峰峰值交存，同时准备扫描电镜结合剂。在这里，没有硼可能是由于检测EDS的轻元素不敏感。因此，我们计算除硼元素之外的其他元素的比例来研究陶瓷结合剂和不浸种处理的元素组成变化。根据EDS的光谱，生产陶瓷结合剂和液滴区烧结结合剂的元素组成是富含钠和硅的Na3.50Ca3.38Al4.98O70.30Si17.84（图3（ a））和Na3.75Ca0.15Al6.11O69.92Si20.07 （图3（b ）。48小时（图3（c ） ）和72小时的水浸泡陶瓷结合剂晶体表面（图3（d ） ）结构分别为Na0.74Ca0.65Al37.O56.09Si4.88和Ca1.67Al38.25O52.Si7.19 。很显然，铝的比重增加，钠，钙，硅的比重浸泡后下降。

图3. Na2O–CaO-B2O3 - Al2O3-SiO2陶瓷结合剂的EDS光谱图像：（a）生产，（b）烧结（C），水浸泡48小时（d） 72 -H -水浸泡的陶瓷结合剂

图4显示48小时组成是由水浸泡的陶瓷结合剂决定的。在水中浸泡48小时后，陶瓷结合剂具有蜂窝状的多孔骨架结构（图4（a ） ） 。根据相同浸泡实例，在引入了氧化钙之后，Na2O–CaO–B2O3–Al2O3–SiO2陶瓷结合剂表面是密集针形聚集群。（图4（b ） ） 。

图4。微观用水处理的陶瓷结合剂(a) Na2O–B2O3–Al2O3–SiO2 陶瓷结合剂 (b) Na2O–CaO–B2O3–Al2O3–SiO2陶瓷结合剂，都被浸泡在100℃蒸馏水中浸泡48h,图5为烧结和72-h会浸泡的陶瓷砖磨刀具样本的弯曲强度。从图可以看出烧结样品的强度同期逐渐增加，然后随烧结温度逐渐减少，在0 ℃，76.8兆帕达到一个比较高的值。但72小时的水浸泡样品的弯曲强度在870 ℃和930 ℃区间显著增加，并获得和烧结样品相当的性能。弯曲强度/ MPa

                          烧结温度/℃ 

图5 在不同温度下烧结, 72小时的水浸泡的Na2O–CaO–B2O3–Al2O3–SiO2弯曲强度

4讨论

4.1相分离和表面结晶陶瓷结合剂

硼硅玻璃的水滴，暗示的分布在玻璃基质显示出玻璃的相分离[14] 。Na2O–CaO–B2O3–Al2O3–SiO2陶瓷结合剂表面出现大水滴是相分离的一个标志，小颗粒表明陶瓷结合剂成核，850℃等温四小时陶瓷结合剂熔化成玻璃体融化的陶瓷结合剂润湿氧化铝磨粒和渗透到颗粒表面，通过和磨粒的反应，使烧结陶瓷结合剂种铝含量增加（图3（b ） ） 。也有人认为少量的氧化铝通过颗粒表面融入到陶瓷结合剂中。陶瓷相边界饱和，发生相分离，导致陶瓷结合剂相分离成核区域的的形成（图1（a ） ）。此外，水在陶瓷结合剂中起着重要作用，在相分离，和结晶过程中不应该被忽略。在水的结晶动力学的研究中，通常假设水玻璃中的浓度保持均匀。然而，研究表明，水玻璃的结晶成分不均匀。水被释放，通过毛孔，形成熔融陶瓷结合剂并诱导局部陶瓷结合剂组成发生改变。促进相分离，降低形核阻碍。浸泡在水中48小时（图4（b ） ）后陶瓷结合剂发生相分离结晶，所以陶瓷结合剂的结晶与其在水中的溶解度密切相关。

4.2陶瓷结合剂在水中的溶解

从实验[ 16-19 ]的观点硼硅玻璃持续性能已经被研究了很成一段时间。硼硅玻璃的溶解是伴随着快速和完全的水和硼的溶解。这种释放。比溶解更快，导致生成一种多空的表面层（图4（a ） ） 。传统上将钠的释放归因于离子交换的相互扩散机制（钠离子和质子或离子雾种），相关或非化学反应。它可能通过结合剂或水界面扩散，其化学形式沿改建过程中，仍然是一个有争议的问题，并没有明确解释。[20].碱性氧化物，尤其是氧化钠，如果添加到玻璃，会通过诱导硼氧多面体的转变[21,22]，影响玻璃网络强度。在Na2O–B2O3–Al2O3–SiO2玻璃中，氧化铝具有优先与同等数量的Na2O形成关联[ AlO4 ]四面体。其余的Na2O只能与B2O3或B2O3和SiO2发生过关联。相比较NA- O键，- B – O-Al和–Si–O–Al–键形成的Na2O - B2O3 - Al2O3-SiO2形成的玻璃由于高键能所以很难被打破。因此，钠在浸泡过程中被迅速释放，在水浸泡结合剂中，铝和硅元素占有很大比例，这有助于形成多孔骨架结合剂表面。同时，引入较大离子修复半径的钙离子进入Na2O–B2O3–Al2O3–SiO2玻璃网络，将会使钠离子锁定在原子晶格而降低其对玻璃溶解度的影响[13]。但钙元素的溶解不可避免的。因此，相比烧结陶瓷结合剂（图4（a ）， Na2O–CaO–B2O3–Al2O3–SiO2系陶瓷结合剂微观结构紧凑（图4（b ）），72小时水浸泡陶瓷结合剂的钙，钠比例在很大程度上降低。事实上，在72-h水浸泡陶瓷结合剂中检测到少量钙，没有钠是因为钙溶解度较慢和钠离子更大的漏洞水。随着钠，硼和钙离子的释放，铝元素在核区域中的比例增加。这加剧了陶瓷结合剂和氧化铝磨料边界上的饱和度，增加形核和结晶速度，陶瓷结合剂表面出现更多晶体（图1（b ） ） 。但是，水进入到结合剂里面的时间会更长，这就导致结晶发生在陶瓷结合剂表面而不是里边。不幸的是，玻璃化冷冻陶瓷结合剂的表面是不全表面的，因此通过这个实验，我们还不能确定陶瓷结合剂额外的结构信息。从磨料的结构分析刮薄陶瓷结合剂的磨料粘结层很难，在研究结晶时不考虑氧化铝的作用也是不合理的。尽管有其局限性，陶瓷结合剂在水处理下其微观结构并没有发生大的变化，这是在湿磨操作使用玻璃化冷冻保税微晶氧化铝磨料工具。

4.3。陶瓷结合剂的抗弯强度

高于0℃抗弯强度随温度的下降可以从微晶氧化铝磨料和陶瓷结合剂层的角度解释。烧结过程中，一些与氧化铝和融化的陶瓷结合剂发生反应并增加熔化粘度，这进一步阻碍了熔化结合剂的流动。因此，陶瓷结合剂层粘结磨料更薄，粘结强度消弱。结样品浸泡在100°C水72小时，陶瓷结合剂的溶解减弱磨料和陶瓷结合剂之间的整合，导致粘接强度大幅度下降。在较高的温度烧结，陶瓷结合剂流入磨粒之间，形成粘结层较厚，这需要较长时间才能被溶解。此外，陶瓷结合剂表面针状晶体生长也阻碍了陶瓷结合剂在水中的溶解，并使磨料和陶瓷结合剂之间的结合强度增加。所以，72-h水浸泡样品在烧结温度区间(870℃-930℃)强度增加，这是因为更多的晶体在陶瓷结合剂表面生长。

5。结论    

用微晶氧化铝磨粒和Na2O–B2O3–Al2O3–SiO2系无钙陶瓷结合剂制成的陶瓷结合剂磨具，在水中浸泡以研究陶瓷结合剂在水溶液为冷却液时的化学稳定性。水的释放，这被引入在合成过程中，通过改变烧结过程陶瓷结合剂局部组成促进了Na2O–CaO–B2O3–Al2O3–SiO相分离。在烧结过程中，熔化的陶瓷结合剂通过和微晶氧化铝之间的反应渗透到磨粒表面。陶瓷结合剂的成核和结晶主要是由于陶瓷结合剂与磨料边界的氧化铝饱和度。

Na2O–CaO–B2O3–Al2O3–SiO2系陶瓷结合剂比以水冷却剂的Na2O–B2O3–Al2O3–SiO2更耐退化。陶瓷结合剂的钠和硼的释放导致Na2O–B2O3–Al2O3–SiO2系陶瓷结合剂多孔表面的形成。引入较大离子修复半径的钙离子到Na2O–B2O3–Al2O3–SiO2系陶瓷结合剂中对Na +在玻璃上的溶解度的影响减少，钠和硼的释放也加剧了陶瓷结合剂的表面氧化铝饱和程度，加速形成的针形铝晶体。陶瓷结合剂晶体生长降低溶解度，并有助于增加水浸泡样品在温区之间的870 C和930 C的抗弯强度。

附件2：外文原文（复印件）