超重力下燃烧合成TiC-TiB2细晶复合陶瓷

采用超重力下燃烧合成工艺,以快速凝固方式制备出TiB2系列含量的TiC-TiB2细晶复合陶瓷。XRD、FESEM与EDS分析表明,随TiB2含量的增加,TiC-TiB2复合陶瓷基体从TiC微米球晶组织逐渐转化为TiB2小尺寸片晶组织,且对于TiB2含量为50%的TiC-TiB2复合陶瓷,可获得TiB2小尺寸片晶均匀镶嵌于TiC基体上的共晶组织。力学性能测试结果表明,TiB2的摩尔分数为50%的TiC-TiB2复合陶瓷因在凝固过程中发生共晶反应,陶瓷相对密度和硬度均达到最高值(分别为98.6%和18.4GPa),并且因TiB2小尺寸片晶在裂纹扩展时所诱发的裂纹偏转、桥接及片晶拔出增韧机制的协同作用,TiB2的含量为66.7%的TiC-TiB2复合陶瓷具有最高的断裂韧度(13.4MPa·m0.5)。     

航空发动机用导向叶片叶身裂纹形成机制研究

通过对K441合金导向叶片铸件出现的铸造裂纹及磨削裂纹的观察,并对裂纹处的析出相进行了能谱分析,确定了该导向叶片铸造裂纹和磨削裂纹的形成原因.K441合金导向叶片铸造裂纹的形成与铸件凝固期间补缩能力及合金中C元素含量密切相关.K441合金凝固过程中,除正常枝晶搭接外,在枝晶间析出的碳化物相阻塞了补缩通道,削弱了凝固前沿的界面强度,从而促进热裂纹的产生.合金中碳化物在晶界的析出使叶片磨削裂纹沿晶界形成和长大,并最终导致叶片报废.通过在叶片隔板上增加与冒口相连的补缩通道部分解决了叶片形成疏松和裂纹的问题,而磨削裂纹要通过调整碳化物的析出量和析出形态来解决.     

陶瓷材料延性域去除临界条件新研究

本文是在对磨削过程的应力特征、微裂纹形成及扩展和材料去除机理研究的基础上，针对微裂纹扩展的稳定性条件进行研究。研究中，将宏观断裂力学及微观断裂物理相结合，根据位错产生微裂纹机制，对磨削过程的微裂纹的形成采用位错赛积模型来描述。并从能量平衡的角度，讨论位错裂纹的稳定性及临界裂纹尺寸。     

内晶结构复相陶瓷的裂纹扩展行为

以ZrO2-Alo2O3微-纳米复合陶瓷为研究对象,采用跟踪压痕裂纹法测试其裂纹扩展阻力曲线.结果表明,三种微-纳复合ZTA陶瓷的阻力曲线均为显著的上升曲线.成分相同、烧结温度高的试样和烧结温度相同、氧化锆含量少的试样,由于内晶颗粒数量多,阻力曲线的上升趋势更加明显.内晶颗粒附近区域产生位错网、亚晶界甚至微裂纹,使微-纳米复合ZTA陶瓷的断裂方式向穿晶断裂方向变化.裂纹穿晶扩展遇到的阻力大,所需要的裂纹扩展动力也大,形成开裂-止裂交替进行的裂纹扩展过程,故其阻力曲线上升明显.     

Cf/C-SiC烧蚀行为及激光复合超声磨削可行性研究

目的 揭示激光与Cf/C-SiC陶瓷基复合材料相互作用机理,分析激光能量密度对材料形性演变的影响规律。提出Cf/C-SiC陶瓷基复合材料激光复合超声磨削加工方案,探究硬脆材料多能场复合加工的可行性。方法 使用不同能量密度的激光束扫描Cf/C-SiC陶瓷基复合材料表面,以明确材料烧蚀行为。在材料表面预制不同间距的平行纹理沟槽,进而对比传统磨削、超声辅助磨削和激光复合超声磨削的加工效果,同时研究不同扫描间距的预制沟槽对磨削效果的影响规律。结果 陶瓷基复合材料(CMC)在激光作用下可呈现2种截然不同的状态,改性状态时材料以氧化等热化学变化为主,样件内出现热影响区和裂纹区。烧蚀状态时材料以热物理和热机械变化为主,样件内出现烧蚀凹坑、重铸层、热影响区和裂纹区。纤维束中界面经整体脱黏后,裂纹向下延伸并发生偏转。基体中的裂纹多起源于纤维界面处,并在扩展过程中发生偏转、分叉。激光烧蚀作用可改变材料的可加工性,有利于后续超声磨削加工。激光复合超声磨削的两方向磨削力相较传统磨削分别减小了51.4%和56.5%,同时表面粗糙度Sa可降低至4.228 μm。结论 激光复合超声磨削可有效降低磨削力和加工表面粗糙度,从而提高加工质量,该方法在实现硬脆材料高质量低成本加工方面具有较大的潜能。     

工程陶瓷磨削表面裂纹损伤深度模型研究

使用金刚石砂轮磨削是对陶瓷进行加工最常用的方法,但由于磨削抗力大,使被磨陶瓷零件常常会产生裂纹等表面损伤.文章基于压痕断裂力学建立陶瓷磨削表面裂纹损伤深度模型,通过针对氮化硅材料进行单行程磨削实验和表面裂纹损伤深度观测实验,确定了损伤深度模型中的参数,并对模型预测结果和实验结果进行比较,验证了陶瓷磨削表面裂纹损伤深度模型的有效性.陶瓷磨削亚表面裂纹损伤深度正比例于磨削深度和工件台速度,反比例于砂轮转速,其中磨削深度对陶瓷磨削表面裂纹损伤深度的影响最高.运用该模型,根据磨削输入参数可以预测和控制陶瓷的磨削损伤深度,从而可以优化陶瓷磨削过程,提高磨削效率、降低加工成本和降低加工损伤.     

超声振动砂带磨削TiC-TiB_2复合陶瓷的效率研究

本文采用超声振动砂带磨削的方法对超重力下燃烧合成的TiC-TiB2复合陶瓷进行磨削试验,寻求提高效率的途径和方法。通过与超声砂轮磨削和普通砂带磨削的对比试验,研究砂带种类、粒度及磨削工艺参数对磨削效率的影响规律,得出当磨削深度0.04 mm,砂带线速度15.2 m/s,工件进给速度1 000mm/min,金刚石砂带粒度60时,材料标准切除率较高。     

电镀金刚石砂轮端磨氧化铝陶瓷的机理研究

本文利用电子扫描电镜,观察了金刚石磨粒的微切削刃以及氧化铝陶瓷试件的磨削表面、已磨削表面,对电镀金刚石砂轮端磨氧化铝陶瓷的机理进行了研究,指出氧化铝陶瓷已磨削表面的缺陷以脆性裂纹为主,磨削温度对材料去除过程影响很大,有可能存在非裂纹扩展的陶瓷材料去除方式。     

20CrMnTi钢翼型轴承座磨削裂纹的分析

翼型轴承座是汽车上的重要零件 ,如图 1所示。其材料为 2 0CrMnTi钢 ,工艺流程为 :机加工—渗碳缓冷—重新加热淬火—回火—磨削。热处理技术要求为 :磨加工后有效硬化层深 0 80～ 1 2 0mm ,表面硬度 5 8～ 6 4HRC ,心部硬度 2 5～ 4 5HRC ,表面残留奥氏体量不超过 35 %。1　硬度、金相及化学成分分析　　翼形轴承座磨削后用磁力探伤检查出裂纹 ,裂纹方向与磨削方向垂直 ,裂纹极细 ,每个磨削平面多达 3条裂纹。沿裂纹及磨削面垂直的方向用线切割机切样 ,并与未磨削加工面切样对比分析。制样发现 ,裂纹深 0 4mm ,裂纹穿晶开裂 ,裂纹起…     

光学材料的磨削损伤控制试验研究

基于K9玻璃不同的磨削工艺参数确定其磨削损伤层深度随工艺参数变化的规律,并通过工件磨削损伤层深度的动态检测研究其裂纹扩展规律。结果表明:工件磨削过程中的裂纹损伤是动态扩展过程。固定工艺参数下,裂纹稳态扩展,损伤层深度不变;采用损伤更小的工艺参数磨削,裂纹的扩展速度小于材料的去除速度,其损伤层深度逐渐减小,损伤的去除速度逐渐减慢直至二者间达到稳态平衡。同时,为了去除前道工序的损伤层,后道工序的材料去除量需达到前道工序损伤层深度的2～3倍。      

球铁凸轮的磨削裂纹

用扫描电镜观察裂纹的形貌及分布。针对凸轮的磨削特性及金相因素对裂纹敏感性的影响,分析了裂纹的发生及扩展机理。在实验研究的基础上确定了防止磨削裂纹的措施。工艺改进后凸轮轴的裂康率由原来的12％下降至1.5％以下。     

PZT-5铁电陶瓷恒载荷压痕裂纹在空气和水中的扩展过程

用Vickers硬度计作为加载装置,研究了极化锆钛酸铅(PZT-5)铁电陶瓷压痕裂纹恒载荷下在室温空气和水中的扩展规律.结果表明,恒载荷下,压痕裂纹在空气和水中不断扩展, 120 h后趋于稳定,从而就可获得裂纹扩展速率和裂纹止裂的门槛应力强度因子KISCC,它们均显示各向异性.研究表明,裂纹扩展速率和KISCC的各向异性与铁电陶瓷断裂韧性的各向异性有关,即裂纹扩展速率随KIC的增加而降低,而KISCC随KIC的增加而升高.平行极化方向裂纹的断裂韧性比垂直极化方向高,即KCICdn/dt;与在空气中相比,在水中应力腐蚀更敏感,即裂纹扩展速率更高、门槛值更低.     

二维超声振动磨削纳米复相陶瓷的表面粗糙度研究

本文对纳米复相陶瓷材料进行了不同参数下的普通磨削和二维超声振动磨削的对比试验,研究了超声振动磨削对工件表面质量的影响,分析了不同的加工工艺参数及振动参数对加工工件表面粗糙度的影响,实验结果表明,在同样的切深条件下,超声振动磨削表面的沟槽浅而宽,可以得到比普通磨削加工粗糙度较小的加工表面,且在超声振动中砂轮作高频振动,砂轮不易堵塞,利于使用细粒度砂轮磨削;工件速度对二维超声振动磨削表面粗糙度影响很大,其值随着工件速度的增加而增大。二维超声振动磨削可以提高陶瓷材料的表面质量,并能有效地避免普通磨削下微裂纹的产生,因此它是磨削陶瓷的一种精密加工方法。     

点焊电极表面电火花强化TiC-TiB2涂层

以Ti、B4C和Cu等粉末为原料,采用自蔓延高温合成工艺制备TiC-TiB2复合材料,并通过电火花表面强化在点焊镀锌钢板用电极的表面制备TiC-TiB2复合强化层。用四探针法测量了强化层的电导率,利用SEM和XRD分析了强化层的微观结构和物相,运用点焊实验测试了强化电极的使用寿命,初步分析了强化层对电极失效的影响。结果表明:电火花强化层致密无明显分层,强化层与基体间为牢固的冶金结合;强化层物相主要为TiB2、TiC、B2O3和Cu等,强化层中的非晶组织和组织细化使其衍射峰宽化;TiC-TiB2复合强化层的导电率可达86.53%IACS,具有良好的导电性能,适合制作点焊电极材料;强化电极的点焊寿命比无强化层电极大约提高了4倍。     

Stress corrosion cracking at constant load of 304L stainless steel in molten NaCl-CaCl2 at 570°C

The incubation and propagation times of cracks in 304L in molten NaCl-CaCl₂ at 570°C were related to the applied stress value, from creep and creep rate curves. Rest potential versus time curves were recorded simultaneously. The results showed intergranular stress corrosion cracking. When the temperature was kept at 570°C, precipitation of chromium carbide M₂₃C₆ which promoted cracking propagation, was induced. Determination of the crack rate shows that anodic dissolution at the bottom of the cracks is the main process during the stress corrosion crack propagation of 304L stainless steel in the stress range used.     

超声磨削工程陶瓷边界损伤试验研究

本文就工程陶瓷磨削时出现的边界损伤进行研究,定性分析磨削参数对边界质量的影响。试验发现:大切深磨削时磨粒对材料干涉较深,易引发裂纹,并且砂轮在进入磨削区的瞬间对边界材料施加了极大的挤压力,极易造成边界位置材料的压溃;大功率超声激励下,硬脆材料在一定范围内实现了脆-塑性域或塑性域磨削,超声磨削比普通磨削更能获得优质的边界;另外材料自身特性也是影响边界缺陷的关键因素,塑性好的材料磨削后其边界缺陷相对较少。最后提出了改善硬脆材料边界质量的措施。     

中频淬火凸轮轴磨削裂纹产生原因及对策

对球墨铸铁中频淬火凸轮轴磨削裂纹产生的原因进行了分析。认为磨削工艺不当,产生了地高的磨削热,使凸轮浅表层组织回火过度,硬度大幅下降,从而产生极大的拉应力是磨削裂纹产生的主要原因。采取对策后取得了较满意的效果。     

工程陶瓷缓进给磨削磨削力的实验研究

本文基于试验和理论分析，深入研究了氧化铝陶瓷缓进给磨削过程，测量了磨削力、磨削能、磨头功率；利用回归分析方法获得了磨削力和磨削能的经验公式；分析了磨削参数对磨削力、磨削能、磨头功率的影响规律；在上述分析的基础上，探讨了工程陶瓷在缓进给磨削方式下的高效磨削方法。