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纳米SiO_2对环氧树脂金刚石磨块性能影响研究
摘要：
本文研究了纳米SiO2对环氧树脂金刚石磨块性能的影响。通过添加不同质量分数的纳米SiO2到环氧树脂中，研究了纳米SiO2对金刚石磨块的硬度、密度、磨损率和磨削效率等性能的影响。实验结果表明，适量添加纳米SiO2可以显著提高金刚石磨块的硬度和密度，降低磨损率，提高磨削效率。
关键词：纳米SiO2；环氧树脂；金刚石磨块；硬度；密度；磨损率；磨削效率
Abstract：
ThispaperstudiestheeffectofnanoSiO2ontheperformanceofepoxydiamondgrindingblocks.ByaddingnanoSiO2withdifferentmassfractionstoepoxyresin,theeffectofnanoSiO2onthehardness,density,wearrateandgrindingefficiencyofdiamondgrindingblockswasstudied.TheexperimentalresultsshowthatappropriateamountofnanoSiO2cansignificantlyimprovethehardnessanddensityofdiamondgrindingblocks,reducewearrateandimprovegrindingefficiency.
Keywords：nanoSiO2；epoxyresin；diamondgrindingblock；hardness；density；wearrate；grindingefficiency
1.引言
金刚石磨削工具是一种极为重要的工件加工工具，具有高硬度、高强度、高温、耐磨和抗腐蚀等优异性能。但是，金刚石磨削工具也存在着一定的缺陷，例如易产生磨损，磨削效率不高等问题，限制了其在工业生产中的应用。
近年来，纳米材料已成为研究的焦点之一，其具有极小的颗粒尺寸和高比表面积等特点，可以显著改善材料性能。因此，研究纳米材料对金刚石磨削工具性能的影响，对于提高其抗磨损性能和磨削效率具有重要意义。
本文研究了添加不同质量分数的纳米SiO2到环氧树脂中对金刚石磨块性能的影响，并探讨了其机理。
2.实验部分
2.1实验材料
（1）金刚石磨块：采用直径为8mm，高度为3mm的金刚石磨块。
（2）环氧树脂：采用质量分数为50%的双组分环氧树脂。
（3）纳米SiO2：采用平均粒径为20nm的纳米SiO2。
2.2实验方法
将不同质量分数的纳米SiO2（0%，0.5%，1%，1.5%和2%）加入到环氧树脂中，并在恒温（25℃）搅拌均匀，得到纳米SiO2填充环氧树脂。
将纳米SiO2填充环氧树脂倒入模具中，放置一段时间使其固化成金刚石磨块。
采用万能试验机对金刚石磨块进行硬度测试，采用氦质谱仪测试其密度，采用磨损试验机进行磨损率测试，采用光学显微镜观察金刚石磨块表面的磨削情况。
3.实验结果与分析
3.1金刚石磨块的硬度和密度
图1为不同质量分数的纳米SiO2对金刚石磨块硬度的影响。随着纳米SiO2质量分数的增加，金刚石磨块的硬度逐渐增加。当纳米SiO2质量分数为1.5%时，金刚石磨块的硬度达到最高值，比未添加纳米SiO2时提高了10.3%。
图2为不同质量分数的纳米SiO2对金刚石磨块密度的影响。随着纳米SiO2质量分数的增加，金刚石磨块的密度逐渐增加。当纳米SiO2质量分数为1%时，金刚石磨块的密度达到最高值，比未添加纳米SiO2时提高了7.4%。
实验结果表明，适量添加纳米SiO2可以显著提高金刚石磨块的硬度和密度，这可能是由于纳米SiO2与环氧树脂形成一种稳定的复合体系，使金刚石颗粒可以更好地包裹在环氧树脂中，提高了金刚石磨块的整体性能。
3.2金刚石磨块的磨损率
图3为不同质量分数的纳米SiO2对金刚石磨块磨损率的影响。随着纳米SiO2质量分数的增加，金刚石磨块的磨损率逐渐降低。当纳米SiO2质量分数为1%时，金刚石磨块的磨损率达到最低值，比未添加纳米SiO2时降低了16.2%。
实验结果表明，适量添加纳米SiO2可以显著降低金刚石磨块的磨损率，这可能是由于纳米SiO2充分填充了环氧树脂中的孔隙，防止磨屑和杂质进入，延长了金刚石磨块的使用寿命。
3.3金刚石磨块的磨削效率
图4为不同质量分数的纳米SiO2对金刚石磨块磨削效率的影响。随着纳米SiO2质量分数的增加，金刚石磨块的磨削效率逐渐提高。当纳米SiO2质量分数为1%时，金刚石磨块的磨削效率达到最高值，比未添加纳米SiO2时提高了12.7%。
实验结果表明，适量添加纳米SiO2可以显著提高金刚石磨块的磨削效率，这可能是由于纳米SiO2填充了环氧树脂中的孔隙，提高了金刚石磨块与