金属陶瓷刀具切削淬火钢的磨损机理研究

利用真空烧结工艺制备了纳米复合TI(C,N)基金属陶瓷刀片.进行淬火态45#钢的单因素切削试验,并利用SEM,EPMA对金属陶瓷刀具的磨损失效机理进行了研究.结果表明纳米复合TI(C,N)基金属陶瓷刀片在切削淬火态45#钢时表现出较高的耐磨性和切削性能,其主要的磨损失效机理是压应力下的挤压变形和粘附磨损,同时伴随一定的氧化磨损和扩散磨损.     

超细晶粒Ti（C，N）基金属陶瓷刀具切削性能

利用真空烧结工艺制备了两组含有不同TiN成分的超细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷可转位刀片,用不同的切削速度和进给量切削正火45钢,分析了刀具的耐用度、磨损和失效方式等切削性能.结果表明:高速切削时刀具的磨损形式以氧化磨损和扩散磨损为主;在高速进给量大的切削条件下,含TiN低的刀片切削性能好于TiN高的刀片;切削速度对刀具寿命的影响很大;进给量在切削速度较低时对刀具寿命的影响程度要大于切削速度较高时.     

金属陶瓷刀具切削性能的研究

本文研究了纳米TiN改性的TiC基金属陶瓷刀具和超细晶Ti(C,N)基金属陶瓷刀具切削正火态45#钢的切削性能,尝试用SPSS11.5软件对正交试验的数据进行分析。结果表明,这两种刀具的最佳切削条件均为vc=200m/min,ap=0.3mm,f=0.1mm/r。最后分析了它们切削45#钢的磨损机理。     

纳米TiN改性金属陶瓷刀片的铣削性能

制备了两种纳米TiN改性金属陶瓷可转位铣刀片ToolA和ToolB。研究了这两种新型面铣刀在切削正火态45#钢时的铣削性能及其失效机理。试验结果表明,两种试验铣刀片在Vc=294m/min,fz=0.16mm/z,ap=0.5mm条件下铣削45#钢时,均未发现“崩刃”现象,并全都以“磨损”的形式失效,刀具寿命较长。此外,在同样切削条件下,ToolA具有良好的抗氧化磨损性能,而ToolB有更高的耐机械冲击能力;高温扩散和氧化磨损成为导致纳米TiN改性铣刀片磨损失效的主要原因。     

碳氮化钛基金属陶瓷可转位刀片的刀具寿命研究

通过刀具寿命试验对株洲质合金厂生产的TN315，TN325二种牌号的Ti（C，N）基金属陶瓷可转位车刀片车削45#钢进行研究，并且应用计算机进行试验数据的运算和分析；从而建立了刀具寿命T与各切削因素的函数表达式和T－V曲线，分析了各因素对刀具寿命的影响．     

双面八角形可转位铣刀片设计的有限元仿真与试验研究

安装双面八角形"ON"可转位铣刀片(以下简称"ON刀片")的45°平面铣削刀具应用广泛。本文通过分析该刀具的使用情况,并结合该刀具的结构特点,设计一款新切削刃结构的"ON刀片",刀片切削刃设置合理的倾角,使刀片切削刃在刀具上形成利于提升刀具切削性能和排屑性能的刃倾角。利用Advant Edge FEM软件对两种刀片进行有限元切削仿真,并进行实际切削试验,仿真评价与切削试验结果基本一致,新的"ON刀片"轴向切削力降低明显,切屑形状规则,且排屑顺畅。     

Ti（C, N）基金属陶瓷刀具的高速切削性能与磨损机理

使用不同C与N摩尔比的Ti（C, N）固溶体粉末作为基体材料，采用真空烧结工艺研制两种Ti（C, N）基金属陶瓷刀片试样，并考察两种刀片试样和日本住友T1200A在不同的切削速度下干式车削20CrMn工件的切削性能。利用扫描电子显微镜分析刀具前、后刀面的磨损形态和显微结构，阐述Ti（C, N）基金属陶瓷刀具高速切削磨损机理。结果表明：高速切削时Ti（C, N）基金属陶瓷刀具的主要磨损形式是粘结、氧化和扩散磨损；减小Ti（C, N）固溶体中C与N的比值可改善Ti（C, N）基金属陶瓷刀具的耐磨性。     

金属陶瓷可转位铣刀的研制

论文说明了研制的金属陶瓷可转位铣刀的结构及可转位刀片的形状，分析了金属陶瓷可转位铣刀的角度的选择。通过切削试验表明研制的金属陶瓷可转位铣刀的耐用度高，加工工件的表面粗糙度达Ra0．8。     

不同后角的Ti(C,N)基金属陶瓷刀具切削过程的DEFORM-3D有限元模拟

采用XRD、SEM、EDS方法分析金属陶瓷的显微组织,并测试其室温力学性能。在DEFORM有限元模拟软件中建立三维切削有限元模型,对不同后角的切削过程进行仿真模拟。对等效应力场、温度分布及磨损量模拟结果进行分析,分析结果表明切削正火态AISI-1045钢时,金属陶瓷刀具的最佳后角为5°。切削实验参数与有限元模拟参数相一致,切削实验结果表明,刀具后角5°切削时,金属陶瓷刀具的耐用度最好,验证了有限元模拟预测的正确性。     

渗硼对Ti(C,N)基金属陶瓷刀具性能的影响

采用粉末冶金法制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,并用固体渗硼法对其进行了渗硼处理。研究了渗硼后金属陶瓷的微观组织和力学性能以及渗硼对切削性能的影响。结果表明:Ti(C,N)基金属陶瓷的渗硼层组织由硼化物层、扩散层和基体区组成。渗硼使金属陶瓷的表面硬度提高,抗弯强度降低。渗硼使金属陶瓷刀具在切削速度为200 m/min时的使用寿命提高约1倍;在300 m/min切削速度下,渗硼对延长金属陶瓷刀具的使用寿命没有明显作用;切削速度增至400 m/min时,渗硼使金属陶瓷刀具的使用寿命变短。强烈的热冲击是导致高速切削条件下渗硼层耐磨性降低的主要原因。渗硼层有效地减轻了金属陶瓷刀具表面发生的粘结,并抑制了刀具的扩散磨损和氧化磨损。     

Milling performance of TiC-Ni cermet tools toughened by TiN nanoparticles

A novel indexable TiC-based cermet tool (named tool A) with intra/intergranular microstructure has been designed and fabricated in application of face milling of a medium carbon steel (AISI 1045) in the dry condition comparison with commercial WC-Co tool (named tool B). Compared to the tool B, the newly as-prepared cermet tool A had an advantage of high speed cutting performances in cutting carton steel. Wear behavior was investigated in order to better understand the relationship between outstanding cutting properties and microstructure. The improved cutting performance of tool A can be attributed to the rim reinforced by TiN nanoparticles.     

Cutting performances, mechanical property and microstructure of ultra-fine grade Ti(C, N)-based cermets

The two cutting tools obtained from ultra-fine grade Ti(C, N)-based cermets were tested in the dry cutting of a medium carbon steel (AISI1045). Microstructure and mechanical properties were studied. Wear mechanisms (mainly diffusion and oxidation) were investigated in detail and compared each other in order to better understand key aspects due to thermal wear mechanisms. Comparing tool A with B, under the adopted cutting conditions, the tool A has a better resistance to oxidation deformation in machining medium carbon steel due to the higher hardness, although tool B has higher bending strength and fracture toughness.     

WC粒径对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

用真空烧结法制备了添加微米级和亚微米级WC的Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了WC粒径对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响。研究结果表明:添加微米级和亚微米级WC的Ti(C,N)基金属陶瓷试样均呈现出典型的"芯-环"结构,但在添加了亚微米级WC的试样中出现了"白芯-灰环"结构。同时,随着原始WC颗粒粒径的变小,其硬质相和黑色的芯相尺寸变小,而且黑色的芯相体积分数也变小。能谱分析表明,白色芯相具有与环形相相同的元素组成,但白色芯相含有较多的W和Mo元素。力学性能测试表明,添加亚微米级WC的金属陶瓷的抗弯强度要优于添加微米级WC的金属陶瓷,但硬度却偏低。     

液-固扩散焊复合连接Ti(C,N)与40Cr的界面行为与接头强度

通过预置Ti/Cu非对称中间层对Ti(C,N)基金属陶瓷与40Cr钢进行了液-固扩散焊复合连接试验,重点研究了界面组织、接头强度及其影响因素.结果表明,通过预置Ti/Cu非对称中间层液-固扩散焊,能够分别实现Ti(C,N)基金属陶瓷与铜箔,以及铜箔与40Cr钢之间的冶金结合;Ti(C,N)基金属陶瓷界面物相呈梯度分布,形成Ti(C,N)基金属陶瓷/TiAl₂/Ti₂Cu/TiCu/铜箔结构;Ti(C,N)基金属陶瓷一侧靠近界面区域存在较大的焊接残余拉应力,以及脆弱的TiAl₂金属间化合物层,是制约焊接接头强度的关键因素;单纯以铜箔为中间层,采用常规固相扩散焊连接Ti(C,N)基金属陶瓷,即使在加热温度1223 K、压力20 MPa条件下,也难以实现Ti(C,N)基金属陶瓷与铜箔的有效连接.     

Ti（C,N）基金属陶瓷的相界面过渡层

对Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷的相界面过渡层进行了系统的研究．实验结果表明：金属陶瓷中Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）硬质相周边存在明显的包覆层组织，它是一种过渡相；Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）／Ｎｉ相界面没有固定的取向关系；Ｗ，Ｍｏ元素主要富集于相界面，且Ｔｉ，Ｎｉ，Ｗ，Ｍｏ元素在相界面具有成分梯度高分辨电镜观察发现，相界面过渡层厚约８－１０ｎｍ并由纳米晶组成．这种过渡层是金属陶瓷的一种比较理想的相界面结构．     

金属陶瓷刀具切削铸铁的磨损机理研究

利用真空烧结工艺制备了纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷刀片。进行铸铁的单因素切削试验,并利用SEM、EPMA对金属陶瓷刀具的磨损失效机理进行了详细的研究。结果表明:纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷刀片只适宜小切削用量下铸铁的切削加工,切削铸铁时主要以磨损的形式失效,其主要的磨损失效机理是冲击磨损和崩碎切屑的研磨。     

电火花沉积Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层的组织及性能研究

目的提高H13模具钢的表面耐磨性,探索金属陶瓷涂层的应用。方法分别用Ti(C,N)基金属陶瓷棒和纯镍棒作为电极,氩气为保护气体,在H13钢表面电火花沉积制备Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层。使用X射线衍射仪对涂层的相组成进行了分析,并用扫描电子显微镜及能谱仪观察涂层的微观结构和元素分布情况,采用显微硬度计和CSM球盘式摩擦计对涂层的显微硬度和不同载荷下的耐磨性进行测试。结果涂层表面为单脉冲沉积斑点堆积而成的溅射状形貌,Fe和Ti元素整体上呈现出分区富集的特征,强化层主要物相包括TiC(0.7)N(0.3)、Ni(17)W3、Ni-Cr-Co-Mo和Fe3Ni2。涂层截面组织均匀,缺陷较少,厚度约为31μm,Fe、Ti和Ni元素均在界面处发生扩散,形成了良好的冶金结合,过渡层与基体相互混合,呈现出机械式的咬合结构。涂层的显微硬度实测最高值达1420HV,约为基体的5.4倍。涂层具有比基体更低的摩擦系数,且30 min内的磨损质量损失仅为基体的1/2,涂层磨损机理主要为粘着磨损和轻微的磨粒磨损。结论在H13钢表面电火花沉积制备的Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层可提高其表面的硬度、耐磨性,且具有一定减摩性,可以起到延长模具寿命的作用。     

High-quality Ti(C,N)-based cermets via solid-state nitrogen-pressure sintering: Influence of the sintering atmosphere

Owing to the denitrification behavior of Ti(C,N)-based cermets during the sintering process, nitrogen atmosphere sintering is essential for the fabrication of high-quality products. Disclosing the roles of the sintering atmosphere on the microstructure and properties of cermet is of significance. Herein, Ti(C,N)-based cermets were fabricated under six types of sintering atmosphere. Effects of sintering atmosphere on the microstructure, coercive force (Hc), specific saturation magnetization (Ms (%)), and mechanical properties of cermets were investigated. More rimless Ti(C,N) grains with increased fraction of black cores were formed with increasing the nitrogen partial pressure. Three types of gradient structure of cermets were confirmed caused by the different nitrogen activity at the liquid sintering state. Vacuum sintering induced the formation of thicker rims on smaller Ti(C,N) cores at the surface due to the low nitrogen potential, while fcc solid solutions rich in N was formed in nitrogen atmosphere. Vacuum sintered cermets showed the lowest Hc and Ms. (%) of 3.66 KA/m and 2.13%, owing to the denitrification process. High-quality Ti(C,N)-based cermets were achieved via the solid-state nitrogen atmosphere sintering, benefiting from the optimized core-rim structure, i.e. moderate thickness of rims and certain amount of black Ti(C,N) cores.