本發(fā)明涉及磁性磨料，尤其涉及一種原位生成sic硬質(zhì)相的磁性磨料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、作為航空航天領(lǐng)域的核心動(dòng)力裝置，航空發(fā)動(dòng)機(jī)正朝著高推重比、高性能方向發(fā)展，其性能直接影響飛行器的性能與可靠性。其中，渦輪葉片是發(fā)動(dòng)機(jī)中承受高溫高壓的關(guān)鍵部件，由金屬基體和表面保護(hù)涂層體系構(gòu)成，占整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)成本的30％～35％。渦輪葉片長期暴露在高溫、氧化和熱腐蝕等復(fù)雜條件下，熱障涂層體系可以保證渦輪葉片在高溫環(huán)境下的性能穩(wěn)定，延長其使用壽命，是一種有效的熱防護(hù)手段。熱障涂層中陶瓷層作為隔熱功能實(shí)現(xiàn)的基本單元，可以提高葉片的工作溫度極限，然而，由于熱障涂層陶瓷層材料的本征難熔特征與制備工藝問題，陶瓷層制備完成后表面存在一定粗糙度、微裂紋等缺陷，這些缺陷在高溫、高壓服役條件極易擴(kuò)展，造成陶瓷層剝落失效，誘發(fā)重大安全問題。降低熱障涂層陶瓷層表面粗糙度，是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀葉片表面拋光提高葉片服役壽命及發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定性的關(guān)鍵手段。熱障涂層陶瓷層本身硬度高、脆性大、形狀復(fù)雜，傳統(tǒng)加工方法易損傷基體，傳統(tǒng)砂帶、砂輪拋光難以實(shí)現(xiàn)熱障涂層陶瓷層表面質(zhì)量的改善，而通過調(diào)整制備方法及參數(shù)改善表面質(zhì)量的方法成本更高，工藝更復(fù)雜。因此，探尋對(duì)復(fù)雜陶瓷層表面精密加工方式，解決硬脆材料的表面質(zhì)量改善是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題。
2、磁力研磨技術(shù)作為新興的高效精密加工技術(shù)，具有良好的仿形性、自適應(yīng)性、加工精度高等優(yōu)勢(shì)，特別適合發(fā)動(dòng)機(jī)葉片復(fù)雜曲面特性。可以提高涂層表面質(zhì)量，改善表面的平整度、粗糙度等，提高涂層自身的性能和使用壽命等，使其能更好地發(fā)揮熱障涂層的作用。然而，當(dāng)前的磁力研磨技術(shù)也存在諸如研磨效率不高、磨料成本偏高、使用壽命較短等短板。故而在磁性磨料制備過程中，需確保工藝簡便、原材料成本經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，同時(shí)滿足高導(dǎo)磁性、高表面硬度以及長使用壽命等特性要求，以推動(dòng)磁力研磨技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用。目前，已報(bào)道的磁性磨料的制備方法主要有燒結(jié)法、粘接法、化學(xué)復(fù)合鍍、霧化快凝法以及溶膠-凝膠法等工藝手段。燒結(jié)法和粘接法在制備后期需對(duì)燒結(jié)塊進(jìn)行破碎，破碎力度不易掌控，致使磨料的形貌、粒徑無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，磨粒相分布雜亂無章，磨料內(nèi)部存在大量裂痕，這些問題最終都會(huì)對(duì)磨料的加工質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響?；瘜W(xué)復(fù)合鍍法存在的主要問題，一是磨料中兩種成分的結(jié)合性能欠佳，二是制備磨料的效率較為低下，還會(huì)造成環(huán)境污染，不適合進(jìn)行大規(guī)模的批量生產(chǎn)。霧化快凝法借助高溫將鐵磁性基體轉(zhuǎn)化為液態(tài)，再憑借高壓高速射流，經(jīng)由快速霧化冷凝的方式使金屬基體與陶瓷顆粒相結(jié)合，制得球形度較高的磁性磨料，但該方法設(shè)備成本高昂、工藝繁雜、能耗較大以及金屬基體與陶瓷顆粒之間的相容性較差等缺陷，這些關(guān)鍵因素嚴(yán)重限制了其在更大范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用。溶膠凝膠法首先將原料分散到溶劑中形成低粘度溶液，能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)分子水平的均勻性，使反應(yīng)物在形成凝膠時(shí)，很可能在分子水平上均勻混合，可保證磁性磨料各部分性能一致，提高產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性。
3、目前市面上雖然也有制備sic磁性磨料的方法，但是這些現(xiàn)有技術(shù)均存在不同程度的缺陷，比如合成sic的過程中需要較高的反應(yīng)溫度，容易導(dǎo)致鐵粉結(jié)塊；sic的轉(zhuǎn)化率比較低，僅適合研磨硬度較低的金屬材料，但是對(duì)磨料表面硬度較高的金屬材料的加工效率較低；并且在磁性磨料的制備初期容易出現(xiàn)硬質(zhì)相表面包覆不均的問題，影響研磨效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種原位生成sic硬質(zhì)相的磁性磨料的制備方法，包括以下步驟：以聚碳硅烷為原料，采用溶膠凝膠法在鐵磁相表面原位生成sic硬質(zhì)相，得到核殼結(jié)構(gòu)的磁性磨料。
2、優(yōu)選地，所述鐵磁相包括鐵鎳合金。
3、優(yōu)選地，所述原位生成sic硬質(zhì)相的磁性磨料的制備方法包括以下步驟：
4、(1)將鐵磁相球形粉末加入聚碳硅烷前驅(qū)體溶液中，分散均勻，蒸除溶劑，得到包覆后的產(chǎn)物；
5、(2)將所述包覆后的產(chǎn)物依次進(jìn)行干燥、熱處理，得到核殼結(jié)構(gòu)的磁性磨料。
6、優(yōu)選地，步驟(1)所述鐵磁相球形粉末的顆粒粒度為100μm-200μm。
7、優(yōu)選地，步驟(1)所述聚碳硅烷的顆粒粒度為50μm-100μm。
8、優(yōu)選地，步驟(1)所述聚碳硅烷前驅(qū)體溶液的濃度為15-25wt％。
9、優(yōu)選地，步驟(1)所述蒸除溶劑的溫度為50-80℃。
10、優(yōu)選地，步驟(2)所述干燥溫度為80-120℃，時(shí)間為10-24h。
11、優(yōu)選地，步驟(2)所述熱處理時(shí)升溫速率為2℃/min-5℃/min，熱處理溫度為1250-1350℃，熱處理時(shí)間為1h-3h，降溫速率為3-30℃/min。
12、本發(fā)明還提供了一種根據(jù)所述制備方法制得的磁性磨料。
13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
14、本發(fā)明采用聚碳硅烷溶膠凝膠法制備碳化硅超硬研磨相，所制備的超硬研磨相與鐵磁相的結(jié)合能力強(qiáng)，兩者的高度基本一致，在研磨過程中可以保證優(yōu)異的加工效果，最大限度保證磁性磨料的球形度與形貌特征的均勻性，對(duì)于滿足高性能的磁性磨料制備要求具有一定優(yōu)勢(shì)。
15、本發(fā)明制備的磁性磨料為球形，在研磨過程中，工件的每個(gè)部位可以均勻受力，不會(huì)出現(xiàn)較深的劃痕。
16、本發(fā)明制備的磁性磨料自銳性好，磨削力強(qiáng)，可以解決傳統(tǒng)磁性磨料的使用壽命低、加工工藝復(fù)雜的問題，可以對(duì)工件進(jìn)行精密研磨拋光。
17、碳化硅超硬研磨相在鐵磁相表面呈放射狀均勻分布，可以保證鐵磁相基體原來的高磁導(dǎo)率，增加研磨壓力。
1.一種原位生成sic硬質(zhì)相的磁性磨料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：以聚碳硅烷為原料，采用溶膠凝膠法在鐵磁相表面原位生成sic硬質(zhì)相，得到核殼結(jié)構(gòu)的磁性磨料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述原位生成sic硬質(zhì)相的磁性磨料的制備方法，其特征在于，所述鐵磁相包括鐵鎳合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述原位生成sic硬質(zhì)相的磁性磨料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述原位生成sic硬質(zhì)相的磁性磨料的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述鐵磁相球形粉末的顆粒粒度為100μm-200μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述原位生成sic硬質(zhì)相的磁性磨料的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述聚碳硅烷的顆粒粒度為50μm-100μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述原位生成sic硬質(zhì)相的磁性磨料的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述聚碳硅烷前驅(qū)體溶液的濃度為15-25wt％。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述原位生成sic硬質(zhì)相的磁性磨料的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述蒸除溶劑的溫度為50-80℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述原位生成sic硬質(zhì)相的磁性磨料的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述干燥溫度為80-120℃，時(shí)間為10-24h。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述原位生成sic硬質(zhì)相的磁性磨料的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述熱處理時(shí)升溫速率為2℃/min-5℃/min，熱處理溫度為1250-1350℃，熱處理時(shí)間為1h-3h，降溫速率為3-30℃/min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述制備方法制得的磁性磨料。