切削高硬度钢的 Al_2O_3-TiC 陶瓷刀具

采用热压方法制备了含有１０％～５０％ＴｉＣ和不同粒度的Ａｌ２Ｏ３ ＴｉＣ陶瓷刀具,研究了刀具的切削性能。试验表明,在车削合金工具钢时,ＴｉＣ含量为２０％～３０％的微细晶粒陶瓷刀具具有优异的抗剥落性能和最佳的切削效果。     

Al_2O_3-TiC复相陶瓷刀具干切削高强度钢40CrNiMoA的试验研究

用Al2O3-TiC复相陶瓷刀具对高强度钢40CrNiMoA进行了干车削试验,研究分析了精加工条件下不同切削用量对切削力、工件表面质量以及切屑形态和刀具磨损的影响。结果表明用Al2O3-TiC复相陶瓷刀具在较高速度下干车削40CrNiMoA时可获得良好的表面加工质量,并且刀具磨损量较小,可满足40CrNiMoA精加工的要求。     

梯度自润滑陶瓷刀具干切削不锈钢的试验研究

通过正交试验,研究分析Al_2O_3/(W,Ti)C/CaF_2梯度自润滑陶瓷刀具切削304奥氏体不锈钢(0Cr18Ni9)时切削要素(切削速度、进给量及切削深度)对三向切削力的影响规律;利用正交表进行方差分析及F检验,得到三个影响因素的主次次序和影响显著性;利用指数回归分析建立陶瓷刀具主切削力的经验公式。试验结果表明,在给定的切削参数范围内,存在主切削力小于背向力的情况;F检验结果表明进给量和切削深度对主切削力有显著影响,而切削速度对主切削力的影响不显著;主切削力和背向力均随着进给量和切削深度的增加而升高。     

微织构Al_2O_3-TiC陶瓷刀具切削性能仿真研究

前刀面有微织构的刀具与无织构刀具的切削性能不同。为了研究Al_2O_3-Ti C陶瓷刀具前刀面凹坑微织构分布对刀具切削性能的影响,使用ABAQUS对陶瓷刀具进行三维建模,将模型导入有限元分析软件Advantedge中,在相同条件下,对无微织构和有微织构刀具进行三维切削仿真,对比其切削力、切削温度及应力分布,结果表明,具有特定凹坑微织构参数的Al_2O_3-Ti C刀具在切削过程中可降低切削力,改善温度和应力分布。     

ZrO_2/Al_2O_3陶瓷刀具材料的增韧补强机理分析

分析了ZrO_2/Al_2O_3的增韧补强机理,ZrO2的相变增韧主要是由应力诱导相变、微裂纹和残余应力增韧综合作用实现的。研究表明,Al2O3颗粒对3Y-PSZ有增韧和补强的双重作用,并从热膨胀系数和弹性模量两方面分别对增韧和补强作用进行了理论分析。证实了相变增韧和颗粒弥散增韧的协同效应。     

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.     

Al_2O_3-20%TiB_2/Al_2O_3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具的切削性能

以Al2O3为基体,以TiB2和TiC为增强相,通过粉末叠层以及热压烧结工艺制备了Al2O3-20%TiB2/Al2O3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具材料,对其抗弯强度与断裂韧度进行了测试,采用该材料刀具对淬火45钢进行高速切削试验,并与Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的切削性能进行了对比。结果表明:对称型叠层陶瓷刀具材料的抗弯强度和断裂韧度分别为651 MPa和4.59 MPa·m1/2,比Al2O3-20%TiC陶瓷的分别提高了11 MPa和0.59 MPa·m1/2;对称型叠层陶瓷刀具的切削力和磨损均较小,切削性能明显优于Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的。     

表面微织构Al_2O_3-TiC陶瓷刀具的切削性能研究

研究了不同形状和不同结构尺寸的表面微织构陶瓷刀具切削45#淬火钢后,陶瓷刀具的前刀面月牙洼磨损形貌和后刀面磨损量,进而分析表面微织构对陶瓷刀具的作用机理和不同表面微织构的影响。其中,分别针对无微织构和三种不同形状,不同深度、宽度和间距的表面微织构陶瓷刀具做了单因素切削实验。实验结果表明,具有表面微织构的陶瓷刀具切削性能优于无微织构陶瓷刀具,过大的深度、宽度和间距反而不利于刀具前刀面的减摩。刀具表面微织构深度为10μm、宽度为25μm、间距为50μm时,与切削刃平行的横向微织构陶瓷刀具的切削性能最好,即该表面微织构的减摩效果最明显。     

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。     

新型Al_2O_3基陶瓷刀具材料加工淬硬40Cr的切削行为

采用自主研制的两种新型Al_2O_3基微米复合陶瓷刀具AC2N和纳微米陶瓷刀具AC2Nn2切削淬硬40Cr合金钢,以LT55为对比刀具,选用不同的切削速度和不同进给量进行干式连续切削,研究了两种新型Al_2O_3基复合陶瓷刀具的切削行为。结果表明:在加工淬硬40Cr的试验中,新型Al_2O_3基陶瓷刀具的切削性能和抗磨损性能优于LT55;微米陶瓷刀具AC2N适合在小进给量条件下加工淬硬40Cr,纳微米陶瓷刀具AC2Nn2适合在高速、大进给量条件下加工淬硬40Cr。在v=260m/min、f=0.12mm/r、a_p=0.1mm的试验条件下,AC2N陶瓷刀具的磨损形貌以磨粒磨损和扩散磨损为主,AC2Nn2陶瓷刀具的磨损形貌以磨粒磨损和氧化磨损为主。     

纳米Al_2O_3改性PTFE复合保持架材料性能研究

制备了纳米Al_2O_3改性PTFE复合保持架材料,研究了不同纳米Al_2O_3含量对复合材料硬度、压缩强度、拉伸强度及摩擦性能的影响。通过对复合保持架材料摩擦磨损机理分析认为,纳米Al_2O_3质量分数为5%时,复合保持架材料结构最稳定,对比了该配方复合材料常温、液氮、液氢下力学性能。结果表明:与常温相比,液氮和液氢温度下复合保持架材料的拉伸强度和弹性模量有所增加,冲击强度有所下降,断裂伸长率显著下降,呈典型脆性材料特性。     

层状Al_2O_3/WC陶瓷刀具材料素坯的制备机理

针对现有层状陶瓷刀具材料素坯制备方法仍存在制备效率低、层厚难以控制等问题,提出雾化-喷覆液膜-干燥法制备层状陶瓷刀具材料素坯的新工艺,并运用雾化-喷覆液膜-干燥法制备了层状Al_2O_3/WC陶瓷刀具材料素坯,研究了Al_2O_3、WC纳米粉末与无水乙醇的配比对雾化效果和干燥时间的影响,干燥温度对干燥时间的影响,并分析了不同干燥温度下素坯材料层表面形貌。结果表明:当Al_2O_3、WC粉末与无水乙醇的配比为1:25及干燥温度为90℃时,可获得高质量的陶瓷素坯,并可提高素坯的制备效率。     

Al_2O_3/TiC复合陶瓷刀具材料微观组织的蒙特卡罗模拟

建立Al_2O_3/TiC复合陶瓷刀具材料微观组织的蒙特卡罗模型,在其基础上考虑到实际烧结中气孔的存在,添加气孔。在建模过程中,主要考虑孔迁移和空位湮灭来模拟含有气孔的晶粒生长过程,建立含有气孔的复合陶瓷刀具材料的微观组织蒙特卡罗模型。结果表明:在其他条件相同的情况下,含有气孔时模拟得到的组织平均半径小于不含气孔的平均半径;烧结温度越高,得到的晶粒平均半径越大,呈晶内型分布的第二相颗粒的比例也越高;但改变烧结压力对于晶粒平均半径和呈晶内型分布的第二相颗粒的比例并无太大的影响。     

磁力磨削Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层试验

采用磁力研磨技术进行Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层的精密加工,设计了平面陶瓷研磨的试验装置,通过研究磨粒粒度等参数对表面粗糙度的影响规律,得出精密加工的最优参数。     

Al_2O_3+TiC+Si_3N_4陶瓷刀具材料的切削性能试验

本文概述了陶瓷刀具材料的类型,并通过对新陶瓷刀具材料Al_2O_3+TiC+Si_3N_4的切削试验表明,其切削性能介于Al_2O_3+TiC与Si_3N_4二者之间,但成本较低,对工件材料适应性较强,是一种有开发及使用价值的新陶瓷刀具材料。     

单相Al_2O_3陶瓷刀具材料的界面分子动力学模拟模型

用分子动力学方法建立了三种单相Al2O3陶瓷刀具材料的界面模型,即Al2O3(001)/(00-1)、Al2O3(110)/(-210)和Al2O3(11-2)/(-1-1-2)。计算了其界面结合能,并比较了界面抗裂纹扩展能力。分析了Al2O3(11-2)/(-1-1-2)和Al2O3(11-2)-MgO-Al2O3(-1-1-2)两种界面模型的界面结合能,发现晶界相会降低界面结合强度和抗裂纹扩展的能力。     

Al_2O_3-TiB_2 刀具的磨损特性

对ＴｉＢ２颗粒增强Ａｌ２Ｏ３刀具在车削正火态、调质态４５＃钢和球墨铸铁齿轮坯时的刀具磨损性能、磨损机理进行了研究，并与硬质合金刀具的耐磨性能进行了对比。结果表明：Ａｌ２Ｏ３┐ＴｉＢ２陶瓷刀具具有良好的耐磨性能。刀具磨损主要以脆性剥离为主，同时存在着犁耕和塑性流变过程，陶瓷刀具表面形成的粘结层结构疏松，与基体结合力较弱，较易脱落，不易形成粘结磨损。     

Al_2O_3陶瓷管内表面高效精密研磨试验研究

为了改善普通磁力研磨超硬精密Al_2O_3陶瓷管内表面研磨效率低且加工纹理不均匀的问题,提出了一种振动辅助磁力研磨的技术。采用曲柄滑块振动机构辅助磁力研磨,对比施加振动前后表面加工质量和加工效率的变化,通过单因素试验分析了振幅和振动频率对表面加工质量和加工效率的影响规律。试验结果表明:振动辅助磁力研磨实现了对超硬精密Al_2O_3陶瓷管内表面的高效精密加工,相比普通磁力研磨,经过50min的加工,表面粗糙度Ra由平均1.1μm降至0.15μm以下,加工效率提高60%;采用高频率小振幅的振动更有利于加工效率和表面加工质量的同时提高。     

基于离散元法的Al_2O_3基陶瓷刀具失效机理分析

本文基于离散元法,利用PFC2D软件分别建立陶瓷材料和工件材料真实的离散元模型,模拟氧化铝基陶瓷刀具在加工45钢的过程中刀具裂纹的形成、扩展及材料剥落的演化过程。采用单因素法分析了切削深度、切削速度、刀具前角和不同氧化铝基陶瓷材料对刀具磨损的影响,为提高加工质量和合理选择加工参数提供依据。结果表明:在一定范围内增大切削速度可以降低磨损量,提高加工效率;切削加工时应尽量选取合适的切削深度以减少刀具的磨损和延长刀具使用寿命,即采用小切削深度;刀具前角为-6°时可以获得更好的加工质量,并减少刀具磨损。     

新一代陶瓷刀具材料——TiB_2

美国佐治亚州Woodstock城的现代工程材料 (Advanced Engineered Materials-AEM)实验中心最近将推出一种新的TiB_2(二硼化钛)陶瓷刀具材料,商品名为Advanced TiB_2。这种材料的显微硬度达3400,可用于铣削和车削黑色和有色金属、淬硬钢和高温合金等材料,寿命比现有的硬质合金刀具长5～6倍,而成本只高出2～3倍。普通的TiB_2陶瓷材料问世已有很长时间了,但这次推出的TiB_2材料是用佐治亚州理工学院开发的“自扩散高温合成工艺(Self-propagating high-tem-perature synthesis process—SHS)制成的。用这种工艺可合成高纯度的TiB_2并可与其相近的元素生成复合陶瓷,例如TiB_2Al_2O_3。AEM的专家指出,SHS是化学过程,能合成小于亚微米的粉末,比通常的合成方法的粒