烧结温度对WC/TiC陶瓷刀具材料性能影响

采取压制素坯、真空热压烧结等技术制备出了WC/Ti C复合陶瓷刀具材料。通过对其维氏硬度、抗弯强度及断裂韧度的测量以及断口微观形貌的对比分析,研究了不同的烧结温度对该陶瓷刀具材料力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,陶瓷刀具材料的维氏硬度呈现先下降后增加的趋势,于1600℃达到最大,其值为18.33GPa;随着烧结温度的升高,陶瓷刀具材料的抗弯强度呈现先降低后升高的趋势,于1750℃达到最大,其值为892.41MPa;随着烧结温度的升高,陶瓷刀具材料的断裂韧度呈现逐渐降低的趋势,于1600℃达到最大,其值为10.52MPa·m?。断口形貌观察发现:1600℃更有利于陶瓷刀具材料晶粒的生长并对材料结构的致密性最好;但随着晶粒生长速度的增加,材料中的孤立气孔被迅速生长的晶粒包围在内部,造成气孔不能正常排出,从而影响材料的力学性能。     

基于微波烧结工艺的氧化铝基陶瓷刀具的研究

采用微波烧结的方法制备了Al_2O_3/TiC陶瓷刀具材料,研究了TiC含量和烧结温度对氧化铝基陶瓷刀具材料力学性能和微观组织的影响。结果表明,在烧结温度为1 700℃,TiC的含量为30%时,刀具材料具有最好的综合力学性能,其维氏硬度和断裂韧度分别为20.46GPa和4.90 MPa·m~(1/2)。微观组织分析可知,TiC可钉扎于材料晶界处,适量的TiC颗粒可改善材料的组织均匀性,提高刀具的力学性能。     

微米硬质相对相变增韧陶瓷刀具材料的影响

本文分别研究了微米TiC和微米TiN对陶瓷刀具材料Al2O3-3Y-ZrO2微观结构和力学性能的影响。结果表明,添加微米TiC后,陶瓷刀具材料的断裂韧度略有下降。添加微米TiN的陶瓷刀具材料A5Nm20Z在烧结温度为1650℃、烧结压力为30MPa和保温时间为30min时的力学性能最好,抗弯强度、断裂韧度和维氏硬度分别为845.14MPa、4.87MPa·m1/2和16.40GPa。     

多元梯度自润滑陶瓷刀具材料的研制

针对均质自润滑陶瓷刀具材料不能合理兼顾减摩性能及耐磨性能的难题,运用功能梯度材料的设计思想研制出一种梯度自润滑陶瓷刀具材料。这种新型自润滑刀具材料的特征是固体润滑剂由其表层向内层梯度减少,并且材料表层存在残余压应力。提出多元梯度材料的组成分布模型,按该模型得出的组分梯度设计结果,采用粉末叠层铺填与真空热压烧结工艺制备Al2O3/TiC/CaF2梯度自润滑陶瓷刀具材料。该梯度自润滑陶瓷刀具材料的显微结构呈现出与组成分布一致的梯度变化,表层形成了残余压应力,其抗弯强度、硬度和断裂韧度分别比相应的均质材料提高了21%、16%和5.9%。材料强度的提高主要是由于CaF2由表层到中间层梯度减少,硬度和断裂韧度的提高归因于材料表层的残余压应力。以Al2O3/TiC/CaF2梯度自润滑陶瓷刀具和相应的均质自润滑陶瓷刀具对45钢进行干切削试验,结果表明,梯度刀具的耐磨性能优于均质刀具。     

复杂刃形陶瓷刀具微波烧结技术研究

利用微波烧结技术实现了复杂刃形陶瓷刀具的高效制备.仿真研究了微波电场和温度场随试样加载方式的变化规律,实验验证了不同试样加载方式对陶瓷刀具致密度、力学性能和微观结构的影响以及复杂槽型陶瓷刀具的切削性能.研究结果表明,多个试样平行横放且处于微波烧结腔中心位置时,试样之间的电场强度均匀、温差小,更有利于多个试样同时达到致密...     

微纳米复合陶瓷刀具材料计算机辅助设计和制备

为了解决陶瓷刀具材料半经验法设计中存在的盲目性问题,拟在微观尺度上对陶瓷刀具材料性能进行有限元预测,阐明材料微观结构和宏观性能的定量关系,从而为高寿命刀具设计提供理论依据。本研究采用理论分析、数值模拟和试验相结合的研究手段,基于Voronoi法和随机法建立了考虑陶瓷刀具材料微观结构随机性的参数化模型;结合刀具材料微观结构模型和性能测试试验,进行性能测试过程有限元仿真,求解了刀具抗弯强度、断裂韧性和硬度;初步设计不同参数的刀具微观结构模型,计算其力学性能,以综合性能最优为目标,确定了最佳的微观结构参数,并制备出适合切削超高强度钢的刀具材料。试验结果和设计结果比较吻合,表明提出的陶瓷刀具材料设计方法是可行的。本研究形成的基于性能预测的陶瓷刀具材料微观结构优化设计及制备的基本理论和方法,对于丰富和完善刀具设计理论及提高刀具寿命具有重要的实际意义。     

Al2O3弥散相对WC基复合材料力学性能和微观结构的影响

以提高WC基复合陶瓷的硬度和抗断裂性为目标,利用Al2 O3弥散相的增韧增强作用,采用热压烧结工艺成功制备了Al2O3弥散WC-ZrO2复合刀具材料.在此基础上,添加了一定量的VC作为晶粒生长抑制剂和助烧剂,以实现材料最大程度的致密化.对热压后材料的硬度、抗弯强度和断裂韧性进行了测试、分析和比较.探讨了弥散相Al2O3含量对材料力学性能和微观结构的影响,研究了复合材料断面的微观组织结构和断裂方式.试验结果表明,弥散相的添加对提高材料力学性能和改善材料微观组织结构具有重要意义.     

淬火钢高速精加工用PCBN刀具材料的研究

介绍了一种低CBN含量的淬火钢精加工用PCBN刀具新材料的制备方法,确定了由细粒度CBN微粉和陶瓷成分为主要结合剂的材料的组分配比、组装结构和合成工艺参数。通过SEM电镜扫描、硬度和致密度检测手段对PCBN刀具材料的微观组织结构和性能进行了分析研究,分析结果表明制备的PCBN刀具材料具有很高的硬度和致密度,微观组织结构均匀、致密。最后通过切削加工试验验证了制备的PCBN刀具材料具备良好的耐磨性,工件表面加工质量说明本文制备的PCBN刀具材料适合淬火钢的精加工。     

Al2O3/TiC纳米复合刀具材料的力学性能与增韧强化机理

利用热压烧结工艺，制备成功Al2O3／TiC纳米复合陶瓷刀具材料。与同组分的微米级刀具材料相比，其断裂韧度和抗弯强度分别提高74．5％和23．5％。SEM观察表明，Al2O3／TiC纳米复合陶瓷刀具材料的断裂方式主要是穿晶断裂，材料的断口处存在大量的晶粒拔出。TEM观察到Al2O3／TiC纳米复合材料中有典型的内晶结构。     

金属相在复相陶瓷刀具材料中体积含量的研究

依据陶瓷刀具材料晶粒的结构,建立了四种晶粒模型,通过理论计算,得出了金属相在陶瓷刀具材料中体积分数的合理取值范围(3.5%-13%);以3.6vol.%、5.1vol.%、6.6vol.%、8.1vol.%的Ni作为金属粘结相,制备了TiB2-TiC-WC复相陶瓷刀具材料,用扫描电镜分析了材料的微观结构,陶瓷晶粒呈六棱体状或方体,金属相包覆在陶瓷晶粒周围,并且当Ni的含量为5.1vol.%时,可以获得力学性能优良的复相陶瓷刀具材料。