Al2O3陶瓷刀具材料的研究和发展

系统，全面地介绍了Ａｌ２Ｏ３恣刀具的种类，应用，综述了Ａｌ２Ｏ３陶瓷刀具材料的各种增韧手段和增韧机制。指出了该材料研究发展过程存在的一些问题。     

Al2O3基纳米复合陶瓷刀具切削不锈钢的实验研究

实验研究了Al2O3基纳米复合陶瓷刀具ASs与LTN连续干切削奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti时的切削性能。结果表明,在相对较高的切削速度下,两种刀具表现出较好的切削性能,其中ASs刀具的主要磨损机制是粘结磨损和微崩刃,而LTN刀具则主要是粘着剥落;在相对低速下切削时,两种刀具都发生粘结破损失效。     

Al2O3基陶瓷刀具车削300M超高强度钢的刀具寿命研究

采用对角正交回归试验法,求得Al2O3基陶瓷刀具切削300M超高强度钢的刀具寿命经验公式,并分析了切削用量对刀具寿命的影响.通过扫描电子显微镜的观察和能谱分析仪的分析,对Al2O3基陶瓷刀具的损坏形态和磨损机理进行了研究.研究表明:Al2O3基陶瓷刀具车削300M超高强度钢时,粘结磨损和磨粒磨损是主要的磨损机理;合理的切削参数为:切削速度200～300 m/min、切削深度0.1～0.15 mm、进给量0.05～0.1 mm/r.     

热喷涂Al2O3—TiO2复合陶瓷涂层滑动磨损特性研究

本文利用环块磨损试验机在不同载荷下对热喷涂Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＯ２复合陶瓷涂层的滑动磨损特性进行了研究,结果表明热喷涂Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＯ２复合陶瓷涂层干摩擦和水润滑时的磨损量均随载荷的增加而增大。利用扫描电镜观察了磨损表面形貌并用能谱分析了磨损表面成分,结果表明干摩擦情况下在低载和高载时其磨损机理有所不同：低载时主要为钢轮对涂层的涂抹及陶瓷涂层的剥落,高载时主要为陶瓷涂层的断裂剥落;水润滑情况下的磨损     

Al2O3基高强度透气性陶瓷材料的研制

采用在Al2O3基体中加入NCP成孔剂的方法制备Al2O3基高强度透气性陶瓷材料,并对其性能进行了研究.结果表明:加入适量NCP成孔剂,可以制得透气性好且强度高的透气性材料,可以用于一些透气性模具的制造.所研制材料的透气度及强度与预烧温度、烧结温度及酸处理条件等密切相关,材料强度高的原因主要是由于材料中气孔形状比较理想,且分布细小均匀,n值较低.当预烧温度1 42L/(m·Mpa·s),抗弯强度为251.0MPa.400℃,烧结温度1 480℃,酸处理时间为40h时,材料的综合性能较佳,透气度为0.042L/(m·Mpa·s),抗弯强度为251.0MPa.     

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。     

Al2O3—ZrO2陶瓷涂层的高温摩擦反应膜研究

选用三种ＺｒＯ２含是不同的Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２热喷涂涂层与铸铁匹配，在不同润滑油润滑条件下进行高温实验研究，结果表明陶瓷涂层表面亦有较强的化学活性，Ａｌ２Ｏ２－ＺｒＯ２陶瓷涂层与矿物油有较好配伍性，高温摩擦条件下生成减以应膜。     

球墨铸铁与Al2O3陶瓷的滑动摩擦磨损

研究了球墨铸铁与Ａｌ２Ｏ３陶瓷配副在空气,蒸馏水,乳化液和油润滑条件下的摩擦磨损特性。结果表明,随着了,蒸馏水,乳化液和油润滑顺序,Ａｌ２Ｏ３陶瓷和铸铁副的摩擦系数及各自的磨损量都逐渐降低。     

Al2O3-TiC陶瓷刀具切削铸铁缸套的磨损机理的研究

讨论了Al2O3-TiC复合陶瓷刀具切削HT200缸套的试验过程.缸套为离心铸件,切削性能较差;由扫描电镜对刀具的磨损形态进行观察,分析了刀具磨损特征及磨损机理.试验表明:刀具磨损机理主要为冲击磨损、磨粒磨损、扩散磨损等.     

用数值仿真优选Al2O3/ZrO2(Y2O3)陶瓷刀具的切削参数

用数值仿真分析Al2O3/ZrO2(Y2O3)陶瓷刀具切削刃表面的温度场、应力场变化。采用瞬态和稳态有限元法确定模拟的初始变量,基于Deform2D和Johnson-Cook流变模型构建仿真切削模型,并对Al2O3/ZrO2(Y2O3)陶瓷刀具加工1045淬火钢进行仿真切削,实际切削和仿真切削的结果对比具有等同的一致性。结果表明,用Lagrange和任意拉格朗日欧拉方法获得稳态切削时刀刃接触表面的温度场和应力场,当改变切削速度和进给量参数时,将引起温度场和应力场的梯度变化,由此优选出最佳切削加工条件(切削速度vc、进给量f),为诊断陶瓷刀具的切削寿命和可靠性提供了理论数据。     

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。     

PCD刀具加工Al2O3颗粒耐磨层的应力分布有限面分析

采用有限元法分析了聚晶金刚石（PCD）刀具加工强化复合地板Al2O3颗粒耐磨层的应力分布状态。同时，采用接触分析方法，研究单颗Al2O3颗粒同PCD表面接触的力学状态。结果表明：PCD刀具前、后刀面应力分布呈不均匀状态，等效应力的最大值发生在靠近切削耐磨层的前刀面区域内。同时，接触应力分布随着PCD中单晶金刚石颗粒的晶粒尺寸呈显著变化。     

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。     

溶胶—凝胶工艺制备Al2O3-ZrO2涂层对工程陶瓷表面改性的研究

采用溶胶－凝胶工艺在SG4氧化铝基工程陶瓷上成功制备了Al2O3-ZrO2 涂层。利用差热分析（DTA）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等分析手段对Al2O3-ZrO2涂层的物相组成、表面和断面形貌进行了表征。分别对精磨、热处理、Al2O3-ZrO2涂层试样的抗弯强度和Weibull模数进行了比较。结果表明：Al2O3-ZrO2涂层可明显改善工程陶瓷的表面质量;涂层与基体结合紧密,无明显界面层;涂层试样的抗弯强度和Weibull模数均比未涂层试样显著提高。     

Al2O3／TiB2复相陶瓷刀具的力学性能及切削特性

研究了以Ａｌ２Ｏ３为基体、ＴｉＢ２为增强相的复合陶瓷的力学性能,通过成分优选,用２０ｗｔ％ＴｉＢ２的Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２陶瓷制作成刀具,并对切削性能和磨损机理进行了探讨。     

Al2O3基陶瓷刀具干切削淬硬钢H13时的加工表面质量研究

试验研究了不同速度下Al_2O_3/(W,Ti) C陶瓷刀具的磨损寿命以及不同后刀面磨损量时对应的切削温度,不同切削速度时刀具后刀面磨损量对表面粗糙度、表面残余应力以及加工硬化等表面完整性的影响规律及机制。结果表明:随着切削速度提高,工件已加工表面粗糙度减小;随着陶瓷刀具后刀面磨损量增加,表面粗糙度先减小后增大;已加工表面的残余压应力随切削速度增大而逐渐减小;表面残余应力随后刀面磨损量增大从残余压应力向残余拉应力转变;随着切削速度的提高,工件表面加工硬化逐渐降低;已加工表面显微硬度值和硬化层深度随后刀面磨损量增加而增大。     

Al2O3/TiC系梯度功能陶瓷刀具材料的设计

提出了对称型双向分布的梯度功能陶瓷刀具材料的设计模型。根据陶瓷刀具切削时刀楔内的应力分布规律,对不同组成分布情况下梯度材料制备过程中的残余热应力进行有限元计算,以残余应力部分缓解切削过程中的外载应力为目标来设计组成分布。提出了优化设计原则。     

PCD刀具加工Al2O3颗粒耐磨层的应力分布有限元分析

采用有限元法分析了聚晶金刚石(PCD)刀具加工强化复合地板Al2O3颗粒耐磨层的应力分布状态.同时,采用接触分析方法,研究单颗Al2O3颗粒同PCD表面接触的力学状态.结果表明:PCD刀具前、后刀面应力分布呈不均匀状态,等效应力的最大值发生在靠近切削耐磨层的前刀面区域内.同时,接触应力分布随着PCD中单晶金刚石颗粒的晶粒尺寸呈显著变化.     

TiB2基陶瓷刀具切削淬火45钢时的切削性能研究

研究了新型TiB2基陶瓷刀具连续切削淬火45钢时的切削性能.研究发现:刀具的主要磨损形式是前后刀面磨损,低速下的磨损机理为磨粒磨损,高速下BA30刀具的磨损机理为磨粒磨损,BT30刀具后刀面磨损机理为磨粒磨损,前刀面磨损机理为氧化磨损,BA30刀具的切削性能优于BT30刀具.