在磨料磨具行業(yè)，人造剛玉占據(jù)著較大的市場(chǎng)份額，常見(jiàn)的剛玉磨料品種有棕剛玉、白剛玉、單晶剛玉、鉻鋼玉、微晶剛玉等。

提高磨料性能、開(kāi)發(fā)性?xún)r(jià)比合適的新型磨料一直是磨料磨具行業(yè)研究的方向。傳統(tǒng)的剛玉磨料每個(gè)磨粒常常只是由一個(gè)巨大的剛玉晶粒的破碎片或僅由少量單晶組成，在磨削力的作用下，磨鈍后的傳統(tǒng)剛玉磨粒會(huì)從磨具上脫落，或在宏觀(guān)上發(fā)生崩解，導(dǎo)致使用壽命較短。此外，磨料脫落后磨削狀態(tài)漸漸由切削變?yōu)榛?，將?dǎo)致磨削區(qū)域溫度上升燒傷工件。

為了改善傳統(tǒng)磨料這種磨粒利用率低、使用壽命短的情況，1940年JacksonGH等人提出了新型堆積磨料的理念，并申請(qǐng)了美國(guó)專(zhuān)利。堆積磨料主要是以陶瓷、樹(shù)脂或橡膠為結(jié)合劑由2-30顆細(xì)粒度剛玉或碳化硅磨粒堆積粘結(jié)而成的粗顆粒磨料，將其應(yīng)用于涂附磨具磨削時(shí)取得了較好的排屑效果。堆積磨料從外觀(guān)上看是一個(gè)個(gè)粗大磨粒，而實(shí)際上每個(gè)大磨粒都包含了許多微細(xì)的磨料顆粒。這種組合體通常也具有磨具的三要素--磨料、結(jié)合劑和極細(xì)小氣孔，可將之稱(chēng)為一種微型磨具。與傳統(tǒng)磨料相比，它們可以更長(zhǎng)時(shí)間地保持鋒利，具有更優(yōu)的磨削性能和更長(zhǎng)的磨料壽命。目前，堆積磨料典范當(dāng)屬3M的“金字塔”堆積磨料Trizact?。

3M的“金字塔”堆積磨料Trizact（左）整個(gè)表面均勻分布著三維結(jié)構(gòu)的“研磨劑”，確保一致的性能，消除皮帶與皮帶之間的差異；傳統(tǒng)磨料，其特點(diǎn)是隨機(jī)排列的磨料，磨損和光潔度不均勻（右）。

①傳統(tǒng)的磨料開(kāi)始工作時(shí)鋒利，但很快就變鈍了；3M的“金字塔”堆積磨料Trizact?具有包含多層磨料礦物的三維結(jié)構(gòu)。②當(dāng)這些金字塔狀的磨料結(jié)構(gòu)磨損時(shí)，會(huì)逐層發(fā)生自銳脫落，全新、鋒利的微粒磨料礦物就暴露出來(lái)持續(xù)參與磨削。

除了廣為人知的金字塔堆積磨料，3M公司還針對(duì)不同的需求在金字塔形狀上衍生出來(lái)的各種立體磨料結(jié)構(gòu)（3M獨(dú)有的微復(fù)制技術(shù)）。堆積磨料在磨粒的選用上，除了有常見(jiàn)的氧化鋁、碳化硅之外，還包括了強(qiáng)度更好、磨削力更強(qiáng)的陶瓷氧化鋁（陶瓷剛玉磨料）以及超硬材料人造金剛石、CBN等。

3M各種不同立體形狀磨料

3M?Trizact?布帶—長(zhǎng)方梯形磚塊狀堆積磨料

在二十世紀(jì)八十年代美國(guó)諾頓與3M公司發(fā)明了新型陶瓷氧化鋁磨料(陶瓷剛玉磨料、溶膠凝膠法剛玉磨料--SG磨料，超微晶剛玉磨料)，陶瓷剛玉磨料采用溶膠凝膠和燒結(jié)瓷化技術(shù)制成，這種“升級(jí)版的堆積磨料”，磨料晶體尺寸處于亞微米或納米級(jí)（它的二次晶體是由大量原晶粒徑在300～500nm的微小晶體所組成的致密的多晶燒結(jié)體），具有韌性好，自銳性好，磨粒鋒利等優(yōu)點(diǎn)，磨耗比高，保形性強(qiáng)，工件表面加工質(zhì)量好，磨削效率高等特點(diǎn)。此外，SG磨料切削溫度較低，對(duì)難磨削材料的燒傷或金相損害更少，并且可在不同的負(fù)荷下長(zhǎng)時(shí)間保持鋒利，相對(duì)比超硬磨具陶瓷剛玉磨料的磨具修整容易并且修整次數(shù)減少，磨削效率高。

不過(guò)，盡管陶瓷剛玉磨料性能非常卓越，但其工藝復(fù)雜，產(chǎn)能有限，價(jià)格昂貴，目前市場(chǎng)應(yīng)用有限。

3M的第二代陶瓷氧化鋁磨料Cubitron?

Saint-Gobain的氧化鋁陶瓷磨料 CERPASS XTL?

而堆積磨料生產(chǎn)制備相對(duì)容易，價(jià)格適中，使用堆積磨料制成的涂附磨具砂帶是一種新型的具有冷企鵝削特性的柔性磨削工具，它磨削效率高、磨削性能穩(wěn)定，具有磨削精度好和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，不僅能滿(mǎn)足不銹鋼、鈦合金等難磨金屬的磨削要求，而且對(duì)金屬表面的拉絲和拋光也有很大的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，用途十分廣泛，是當(dāng)前涂附磨具發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。

對(duì)堆積磨料相關(guān)內(nèi)容感興趣的小伙伴，歡迎來(lái)到2023年全國(guó)氧化鋁粉體與制品創(chuàng)新發(fā)展論壇現(xiàn)場(chǎng)一起交流。4月17-19日，無(wú)錫中央車(chē)站假日酒店，粉體圈約定你喲。

第七屆氧化鋁專(zhuān)題會(huì)議相關(guān)報(bào)告：

報(bào)告主題：剛玉基堆積磨料制備及應(yīng)用研究

報(bào)告人：邊華英教授級(jí)高工、陶瓷室主任

單位：河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院

報(bào)告人簡(jiǎn)介：

邊華英，女，1971.02，中共黨員，正高級(jí)工程師。1994年7月畢業(yè)于景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院硅酸鹽工程專(zhuān)業(yè)，進(jìn)入河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院新材料所陶瓷室從事陶瓷科研設(shè)計(jì)工作，1997年4月進(jìn)入河南省水泥質(zhì)檢站從事水泥化學(xué)分析工作，2003年3月進(jìn)入河南省建材質(zhì)檢站從事建材化學(xué)分析和科研工作，2011年8月進(jìn)入河南省新型建材工程技術(shù)研究中心從事科技研發(fā)、技術(shù)服務(wù)、技術(shù)轉(zhuǎn)移和成果轉(zhuǎn)化工作。近十年來(lái)獲得河南省科技成果登記5項(xiàng)，發(fā)表科技論文30余篇，申報(bào)并獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利10件，實(shí)用新型專(zhuān)利6件；完成建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修訂2項(xiàng)；主持或作為主要負(fù)責(zé)人完成河南省級(jí)研發(fā)項(xiàng)目4項(xiàng)，分別通過(guò)第三方的科技成果評(píng)價(jià)或結(jié)項(xiàng)驗(yàn)收；2019年3月起參加了河南省生態(tài)環(huán)境廳牽頭組織的“千百萬(wàn)”綠色發(fā)展幫服活動(dòng)，并參加了陶瓷行業(yè)省工信廳組織的“萬(wàn)人幫萬(wàn)企”活動(dòng)。

主要知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果如下：

參編教材《無(wú)機(jī)材料熱工基礎(chǔ)與窯爐工程》；代表性論文《焙燒溫度對(duì)微晶陶瓷磨料晶粒度的影響》、《一種新型磨膠輥砂輪制造技術(shù)》、《微晶氧化鋁基燒結(jié)磨料的制備研究》、《利用廢棄陶瓷磨具再生砂制備燒結(jié)透水磚》、《白剛玉陶瓷磨具用綠色中溫結(jié)合劑制備研究》、《砂輪成型工藝中的夾心技術(shù)》、《談陶藝茶具原料標(biāo)準(zhǔn)化的必要性》、《談二噁英的減排治理》、《噴霧造粒工藝在磨鋼球砂輪生產(chǎn)中的應(yīng)用探討》等。

主要研究報(bào)告《利用建筑垃圾和尾礦廢渣研制高檔燒結(jié)清水墻磚》、《微晶燒結(jié)Al₂O₃陶瓷磨料研究》、《河南省建筑垃圾減量化策略與措施研究》、《綠色仿石材陶瓷磚制備技術(shù)研究》等。

主要授權(quán)專(zhuān)利，發(fā)明專(zhuān)利10件：《一種利用尾礦及廢渣制作的文化石》、《一種復(fù)合結(jié)構(gòu)再生骨料燒結(jié)透水磚》、《一種人工卵石質(zhì)陶?！贰ⅰ兑环N剛玉基多晶磨料及其制備方法》、《一種磨膠輥砂輪及其制備方法》、《一種空心氧化鋁球基復(fù)合磨料及其制備方法、磨具》、《一種磨軸承溝道聚合磨料陶瓷砂輪及其制備方法》、《一種環(huán)保陶瓷結(jié)合劑》、《一種添加建筑玻璃廢料的白剛玉陶瓷砂輪結(jié)合劑》、《一種石油壓裂支撐劑及其制備方法》、《一種高效光催化涂料》；實(shí)用新型專(zhuān)利6件：《一種具有榫、槽結(jié)構(gòu)的有釉清水墻磚》、《一種雙向聯(lián)鎖透水磚》、《一種盲孔陶瓷透水磚》、《一種陶瓷磨料燒結(jié)用三溫區(qū)管式爐》、《一種陶瓷粉粒料焙燒用立式管式爐》、《一種陶瓷磨料焙燒用立式組合管式爐系統(tǒng)》。

編輯：第七屆氧化鋁論壇會(huì)務(wù)組

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