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。     

陶瓷涂层刀具切削灰铸铁的试验研究

为了探究陶瓷涂层刀具涂层材质、基体材质对切削性能的影响,试验采用四种陶瓷涂层刀具连续干切削灰铸铁,测试了切削力和切削温度的变化情况以及后刀面的磨损量和已加工表面的粗糙度。结果表明,在刀具基体同为Si_3N_4的条件下,涂层材质为Ti N/Al_2O_3/Ti C的刀具比Ti N/Al_2O_3的切削性能好;在涂层材质同为Ti N的条件下,刀具基体Al_2O_3/Ti CN比Al_2O_3/Ti C的切削性能好。研究发现:四种陶瓷涂层刀具前刀面磨损形式均为微崩刃和月牙洼,后刀面磨损形式均为磨粒磨损和粘着磨损,涂层的磨损形式均为剥落和扩散磨损。     

微米/纳米Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料的研制

在试验的基础上系统研究了纳米级Al2O3的含量对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能和显微结构的影响。结果表明,纳米Al2O3的添加可大幅提高Ti(C,N)基金属陶瓷的力学性能,特别是硬度和断裂韧性明显提高,克服了Ti(C,N)基金属陶瓷硬度较低的缺点,扩大了其应用范围。通过对材料微观结构的观察和分析,认为纳米Al2O3的添加细化了基体晶粒,主要断裂模式为穿晶断裂,晶粒的细化和断裂模式的改变是材料力学性能提高的主要原因。     

CUTTING PERFORMANCE AND WEAR MECHANISM OF Si3N4-BASED NANOCOMPOSITE CERAMIC CUTTING TOOL IN MACHINING OF CAST IRON

A type of Si₃N₄-based nanocomposites ceramic cutting tool material was prepared by the addition of nano-scale Si₃N_4W whisker and nano-scale TiN particle. Cutting performance of the Si₃N₄/Si₃N_4W/TiN nanocomposite ceramic tool in machining of cast iron was investigated in comparison with a commercial sialon ceramic tool, and the tool wear mechanism was studied. The two types of cutting tools have similar cutting performance at relatively low cutting parameters, while Si₃N₄/Si₃N_4W/TiN nanocomposite tool exhibits a better wear resistance than sialon tool at the relatively high cutting parameters. The wear of sialon ceramic cutting tool is dominated by the plastic deformation, abrasive action, microcracking, pullout of grains and chemical action at the higher cutting parameters. The higher mechanical properties, and the refined matrix grains, intragranular TiN grains and dislocation in the microstructure improve the resistances to plastic deformation, microcracking, and pullout of grains for Si₃N₄/Si₃N_4W/TiN nanocomposite ceramic cutting tool. The wear of Si₃N₄/Si₃N_4W/TiN nanocomposite ceramic cutting tool is dominated by the abrasive and chemical actions at the higher cutting parameters.     

稀土强韧化陶瓷刀具材料的研制

研制出一种稀土钇强韧化Al2O3/Ti(C,N)新型陶瓷刀具材料,并对其力学性能和切削性能作了研究,表明稀土钇的适量添加能有效改善Al2O3/Ti(C,N)陶瓷刀具材料的力学性能,其抗变强度和断裂专访性分别达到1010MPa和6.1MPam^1/2。大量的切削实验表明,在切削淬硬45钢时,该刀具材料不仅具有良好的耐磨性能。而且具有较好的抗破损性能,其抗破损性能比相应不含稀土钇的Al2O3/Ti(C,N)陶瓷刀具材料高约20%。     

纳米碳化钛颗粒对纳米氧化锆增韧氧化铝基陶瓷刀具材料的影响

研究了纳米TiC对陶瓷刀具材料Al203 - 3Y - Zr02 - TiCn的微观结构和力学性能的影响.结果表明,A5Tn20Z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904.7MPa,断裂韧度4.16MPa· m1/2,维氏硬度17.43GPa.     

添加固体润滑剂的自润滑陶瓷刀具材料及其减摩机理研究

采用热压工艺制备Al2O3/TiC/CaF2(ATF)自润滑陶瓷刀具材料,考察其室温下的机械性能,并通过切削性能试验分析其切削减摩机理。结果表明:添加固体润滑剂对陶瓷材料的机械性能有一定影响,其中CaF2含量为10%的Al2O3/TiC/CaF2陶瓷材料的力学性能最好,强度和硬度最高,分别达到了589MPa和HV15·4GPa,可以用作刀具材料;ATF自润滑陶瓷刀具在切削过程中,减摩性能优于LT55陶瓷刀具,能够在前刀面形成一层较完整的固体润滑膜,膜的存在使得ATF自润滑刀具材料具有一定的减摩能力,而后刀面具有磨粒磨损的特征,由于磨粒的刻划作用而没有形成较完整的润滑膜。     

Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具切削过程中的减摩机理

在Al2O3/TiC陶瓷刀具基体内加入固体润滑剂CaF2来改善其摩擦学特性,制备出Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具.以该陶瓷刀具对45钢进行干切削试验,结果表明添加固体润滑剂的Al2O3/TiC/CaF2自润滑刀具的摩擦因数比未添加固体润滑剂的Al2O3/TiC陶瓷刀具显著降低,表现出了良好的减摩效果.在切削过程中,Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具中的固体润滑剂由于受到摩擦和挤压作用而析出,能在刀具前刀面上形成润滑膜,可阻止刀-屑间的粘着,显著降低前刀面与切屑间的平均摩擦因数.对自润滑陶瓷刀具切削后磨损表面显微分析表明,前刀面在切削过程中形成了自润滑膜的生成、破损、脱落和再生的循环过程.因此,Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具在其整个生命周期内始终具有润滑效果.     

热压条件下金刚石微粉的石墨化相变行为及对陶瓷断裂韧性的影响

研究了金刚石微粉在热压条件下的石墨化相变行为及对陶瓷材料断裂韧性的影响;初步认为在Al2O3/TiC陶瓷材料中适量添加金刚石微粉,能显著提高材料的断裂韧性,在该试验条件下,所添加的金刚石微粉已全部石墨化,由于热残余应力的作用,在氧化铝/石墨和碳化钛/石墨界面上有裂纹形成,但界面附近没有观察到明显的化学反应。     

Al2O3/TiC梯度功能陶瓷刀具的切削性能及损坏机理

采用粉末叠层填充—轴向热压烧结工艺研制成功性能优良的Al2 O3/TiC梯度功能陶瓷刀具 ,并在柴油机排气阀外圆粗车工序中与普通陶瓷刀具LT55进行了对比切削试验。结果表明 ,Al2 O3/TiC梯度功能陶瓷刀具的寿命比LT55提高 50 %,梯度功能陶瓷刀具的破损主要是机械疲劳作用所致 ,而LT55刀具的破损主要是热疲劳作用的结果。     

一种Al2O3基陶瓷刀具的切削性能研究

采用热压工艺制备了一种Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具材料,对其进行了切削性能试验,分析了其切削磨损机理并比较了三种陶瓷刀具的切削性能。试验结果表明,在切削淬硬45^#钢和铸铁时,Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具的耐磨性与Al2O3／TiC陶瓷刀具接近,但明显高于Al2O3／TiC／CaF2自润滑陶瓷刀具;Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具的后刀面磨损量随切削速度和背吃刀量的增加而增大。SEM分析发现,在切削淬硬45^#钢和铸铁时Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具后刀面主要磨损形式为磨粒磨损。     

陶瓷刀具材料切削加工G4335V高强钢时的耐磨性能研究

本文对Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣ陶瓷刀具材料切削加工Ｇ４３３５Ｖ高强钢时的切削性能和耐磨性进行了试验研究。结果表明：在低速切削条件下，Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣ陶瓷刀具和硬质合金刀具（ＹＴ１５）的抗后面磨损能力相差不大，而在高速切削条件下，前者的抗后面磨损能力远高于后者。Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣ陶瓷刀具前面的磨损形式主要为粘结磨损，后面的磨损形式主要为磨粒磨损。     

纳米陶瓷刀具材料的研究现状

纳米陶瓷材料由于第二相颗粒的加入，使材料的许多性能与一般的陶瓷材料相比产生了很大的变化。通过比较A12O3基系统和Si3N4基系统这两种主要的纳米结构陶瓷材料，从不同的角度讨论了纳米陶瓷刀具材料显微结构的变化和力学性能的提高，并就目前关于纳米陶瓷刀具材料增韧补强机理的模型进行了比较，最后给出了纳米陶瓷刀具材料的研究现状。     

Al_2O_3/Ti(CN)复合刀具材料的制备及切削性能研究

利用热压烧结工艺制备出Al2 O3 /Ti(CN)复合陶瓷刀具材料。测得该材料的平均抗弯强度为 82 0MPa ,平均断裂韧性为 7.4MPa·m1/ 2 ,维氏硬度为 2 0 .4GPa。通过与陶瓷刀具材料LT5 5、SG4的切削性能进行对比试验 ,发现其连续切削淬硬钢的性能高于SG4,但耐磨性能比LT5 5稍低 ,是一种适合连续切削铸铁与淬硬钢、尤其适合断续切削淬硬钢的刀具材料。     

影响纳米陶瓷刀具材料力学性能的主要因素

纳米复相陶瓷材料具有较高的抗弯强度和断裂韧性，可以作为高性能的刀具材料，其增韧补强机制主要源于基体晶粒的细化及由沿晶断裂向穿晶断裂模式的转变，同时热处理对微裂纹的愈合作用也不可忽视。文中根据其强韧化机理并结合实验研究，对研制高性能纳米陶瓷刀具材料需考虑的主要因素进行了探讨。     

纳米TiN改性TiC基金属陶瓷可转位刀片研究

阐述了用纳米TiN改性对TiC基金属陶瓷力学性能的影响，用自行研制的纳米TiN改性的TiC基金属陶瓷可转位刀片与YT15、YT8及未改性的TiC基金属陶瓷刀片进行了对比性的切削试验。结果表明纳米TiN改性的TiC基金属陶瓷刀片具有优良的综合切削性能，生产应用具有广阔的前景。     

Al_2O_3-TiB_2陶瓷刀具材料的特性及其应用

Al_2O_3-TiB_2陶瓷刀具材料具有一系列优异性能,其硬度、韧性、导热性和耐磨性等均优于目前正在广泛使用的Al_2O_3-TiC、Al_2O_3-TiN陶瓷刀具材料。本文概述了这种陶瓷刀具材料的特性和应用情况;并对山东工业大学研制成功的牌号为LP1的Al_2O_3-TiB_2陶瓷刀具材料做了介绍。     

保温时间对ATN陶瓷刀具材料力学性能及显微结构的影响

为了开发一种陶瓷刀具材料,以Al2O3/TiN为主要成分,利用热压烧结工艺,在烧结温度1700℃,烧结压力32MPa条件下制备了复合陶瓷材料.FiN含量取30%、40%、50%、60%,保温时间取5min、10min、15min.研究了四种配比的材料在不同保温时间下抗弯强度、硬度、断裂韧性等力学性能与材料显微结构的关系...     

纳米氧化锆增韧氧化铝基陶瓷刀具材料的研究

利用纳米氧化锆的相变增韧和纳米颗粒的增韧作用,提高了氧化铝基体的综合力学性能。在氧化铝基体中添加不同含量的纳米3Y-ZrO2,纳米ZrO2含量为15wt%的A15Z材料综合力学性能达到最好(抗弯强度766.74MPa、断裂韧度6.13MPa·m1/2、维氏硬度18.32GPa),表明添加纳米氧化锆的复合刀具材料的力学性能远远超过单相氧化铝材料。     

碳化硅增韧氧化铝基陶瓷刀具切削Inconel718合金的刀具界面行为研究#br#

通过宏观实验发现在切削过程中刀具的Al2O3/SiC界面发生了断裂;建立了碳化硅增韧氧化铝基陶瓷刀具切削Inconel718镍基合金的分子动力学模型和单一界面的Al2O3/SiC三维界面模型,从原子尺度分析碳化硅增韧氧化铝切削过程的界面行为。在原有势函数的基础上计算了刀具与工件原子间、刀具内部基体与增韧间的Morse势函数,分别计算了单相Al2O3、单相SiC、复相Al2O3/SiC单一界面的界面结合能。研究结果表明：与单相界面相比,复相Al2O3/SiC界面结合强度较高,SiC增韧能够增强刀具的韧性和强度,但切削过程中出现了工件原子扩散到刀具中的现象。对扩散后刀具基体和增韧间形成界面的界面结合能进行了计算,发现刀具的界面结合强度有所降低,使刀具在Al2O3/SiC界面处发生断裂。