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天然刚玉的化学成分为氧化铝,主要产地南非,用它抛光和研磨玻璃。金刚砂也是氧化铝的一种天然形式,一般说来,它不如刚玉纯,主要产地希腊、土耳其,多用来制砂布或砂纸。石榴石磨料用于喷砂、水刀切割、制造涂附磨具、滤料、耐磨地坪骨料等,多应用在五金、钢材、铸件、陶瓷、铝材、木材、皮革工业方面。燧石通常用于制作砂纸。石英是早的砂轮用料,至今仍有用于制造刀具和加工玻璃。浮石来源于火山,是制造抛光粉的原料。矽藻土为抛光粉和油石的配料。其他天然磨料还有滑石、矽石、长石、黑矽石和白垩等。

从1970年代起,已大量生产人造磨料,其中主要的有碳化矽和氧化铝两种。碳化矽俗称金刚砂,将纯矽石砂与焦炭混合加入少量木屑后,放入电炉中,在2,200~2,480℃焙烧约36小时而制得。氧化铝俗称刚玉,工业上常用电弧炉加热熔化铝矾土制成,雪白透明的用作热敏金属的磨料,黑色的用于加工铸件和钢材。人造金刚石砂轮是硬度高的磨具,为硬质合金刀具的刃磨所必需。人造金刚石还可制成各种形状和大小的工具,以适用于切割玻璃和陶瓷。碳化硼的硬度碳化矽,不适用于制作砂轮,在抛光硬质材料时可用它代替价格昂贵的金刚石。立方碳化硼的硬度是碳化矽的两倍,氧化铝的2.5倍,用它磨削某些工具钢很有效。

金刚石
的硬度,颗粒外形尖锐锋利,对于不同硬度的材料都具有很好的磨削作用,对于存在软硬相差悬殊的不同相的合金试样抛光效果较好。此外,金刚石抛光磨料磨削寿命长,切削能力高,因而磨料消耗少,同时还可以使试样表面基本不产生形变扰乱层。

超硬磨料磨具以其优良的磨削性能,现已广泛用于磨削技术各个方面,并成为超精密磨削、率磨削、难加工材料磨削、成形磨削、磨削自动化和无人化等技术进步的基础。

金刚石和CBN磨料由于它们在加工材料适应方面的互补性,使由它们所构成的磨具可加工范围大为扩展,覆盖了包括各种高硬、高脆、高强韧性材料的几乎全部被加工材料。

磨料的强度

磨料的强度指的是磨料本身的牢固程度。也就是当磨粒锋刃还相当尖锐时,能承受外加压力而不被破碎的能力。强度差的磨料,它的磨粒粉碎的快,切削能力低,使用寿命短。这就要求磨粒除了具有较高的硬度外,还应具有足够的强度,才能更好地进行研磨加工。

磨料的主要用途是研磨应用。大多数磨料被制成研磨用磨料。由于该磨料具有较高的硬度和耐热性,因此在加工速度、切削深度和工件表面粗糙度方面具有的性能。此外,磨料也可直接用于磨削,如研磨膏、喷砂切割、喷砂清理等。随着冶金、化工、建材、电气、航空航天、交通运输等新兴行业的发展,对材料性能的要求不断提高。除了研磨应用,更多的人造普通磨料用于非研磨目的。如今,用于耐火材料、钢脱氧剂和碳化硅棒的碳化硅量已经超过了研磨量。碳化硅增强金属材料具有的抗热蠕变和抗热震性。它已成为航天和火箭发动机外壳的基本材料。刚玉和碳化硅制成的耐火材料和工程陶瓷具有良好的抗氧化性、抗冲击性和导热性。它们将成为21世纪汽轮机、发动机和热交换器的关键部件。

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