人造磨料的发展历史和未来展望

在使用天然磨料的漫长历史中，人类逐渐意识到几乎所有的天然磨料都含有结晶氧化铝，而正是结晶氧化铝起到了研磨的作用。基于这一认识，人们开始尝试将含有氧化铝的材料融化成磨料，其研磨效果优于天然磨料。1893年，法国和1894年，德国分别获得了熔融硬砂的专利权。1895年，法国人修改了他的原始专利，用铝土矿代替硬砂作为原料。然而，最先开发研磨级氧化铝晶体的是C.B.Jacobs。到1901年，由于A.C.希金斯炉的建立，人造刚玉发展成工业化大规模生产。人造刚玉磨料生产的进一步发展是通过在原材料中添加铁屑，通过物理方法去除熔融刚玉中的悬浮金属杂质。然而，本发明的目的是用铝土矿代替刚玉磨料生产纯氧化铝。自人造刚玉生产以来，刚玉制品品种繁多。不同产品的主要区别在于氧化铝含量、杂质类型和含量以及熔块冷却速度引起的晶粒尺寸。
碳化硅不是天然的，人造碳化硅是在19世纪末发展起来的。尤其应该提到美国人，例如艾奇逊。他用含有氧化铝和焦炭的粘土对混合物施加强大的电流，直到中心的粘土融化。冷却后，他在电极末端和混合材料中发现了一道明亮的硬材料闪光。艾奇逊多次重复这项测试，并收集这些硬材料来测试其研磨性能。因此，他可以戴上他的钻石戒指。当时，艾奇逊认为发现的物质是碳和刚玉的化合物，所以他将其命名为“碳化硅”。它是英文单词carbon和corundum的组合。
事实上，反应不是粘土中的氧化铝，而是二氧化硅。1893年，艾奇逊获得了碳化硅生产的专利权，使碳化硅成为世界上最早商业化的人造磨料。当时只能生产黑色碳化硅，日产量为125克。它被称为“研磨宝石”，每公斤的价格高达1600美元。
在19世纪人造刚玉和碳化硅被成功开发之后，20世纪20年代白刚玉和绿色碳化硅也相继出现，形成了人造普通磨料的基本体系。从20世纪20年代到60年代，人造普通磨料以高速发展。磨料工业与机械工业和钢铁工业的发展密切相关。随着钢铁、汽车和机械制造业的快速发展，各种刚玉和碳化硅磨料相继出现，品种越来越齐全，形成了一个完整的人工普通磨料系统。相比之下，人造金刚石和立方氮化硼（CBN）在20世纪50年代获得成功，并开始出现在磨料的历史舞台上。
从20世纪70年代到今天，刚玉和碳化硅显示出技术成熟，新品种出现缓慢，但它们仍然是人造磨料的主体，广泛应用于磨削领域。其中一个比较突出的新产品是微烧结刚玉（诺顿公司的商品品牌是SG）。在此期间，碳化硅和刚玉开始发展到非研磨领域，如耐火材料、钢铁和铸铁冶炼、电碳化硅棒和避雷器、工程陶瓷、金属非金属复合材料等。在非研磨应用中，刚玉和碳化硅的研究和产品开发非常活跃，例如高铝刚玉。在21世纪，人造刚玉和碳化硅仍然是使用最广泛的磨料，占所有磨料的三分之二以上。它们广泛用于制造各种磨料，并在非研磨应用中不断发展。展望21世纪，人造磨料的发展方向是硬度和韧性，以满足高速、重载、强磨削的工艺要求，实现经济高效的磨削。磨料品种的发展结果是，它们往往具有特殊性和特殊效果。人造金刚石和立方氮化硼的研究也将保持强劲的势头。在磨削领域，人造金刚石和立方氮化硼将继续取代刚玉和碳化硅磨料。有人称之为从AC到BD的过程。A是指氧化铝，C是指碳化硅，B是指立方氮化硼，D是指人造金刚石。然而，就韧性而言，普通磨料将发展出高韧性刚玉磨料，它仍将与超硬磨料并行使用。在非研磨应用中，普通磨料将得到快速发展，并将成为其主要应用。

人造磨料发展史上的重要年代：