叶轮轻量化用Ti_2AlNb基合金的切削加工性研究

针对航天发动机叶轮零件轻量化用Ti2AlNb基合金的高效切削加工需求,分别选择通用牌号YG类硬质合金刀具和复合Si3N4陶瓷刀具进行了刀具耐用度对比试验,分析了陶瓷刀具前、后刀面的磨破损失效形态和材料的切削加工性;通过正交试验研究了切削表面粗糙度随切削速度、进给量、切削深度的变化规律,建立了表面粗糙度的特征曲面。结果表明,复合Si3N4陶瓷刀具对于Ti2AlNb基合金的切削性能有了大幅度的提高,能够获得相对稳定的刀具耐用度,其正常切削阶段的磨损主要由较高的切削温度引起,为合理选取切削刀具和工艺参数提供了试验依据。     

超高速面铣淬硬钢涂层刀具切削性能研究

为探索超高速切削条件下涂层硬质合金刀具的切削性能,进行了超高速面铣淬硬钢实验,研究了切屑成形、切削力、刀具磨损以及表面粗糙度的特点。研究结果表明:在切削速度为2 800 m/min时,部分切屑出现了锯齿分离的现象;而在切削速度为2 000 m/min时,开始出现球状切屑;这两种切屑形态分别表征了超高速切削条件下高强度的热、机械冲击以及极高的切削温度;切削力及工件表面粗糙度均随切削速度的升高呈先下降后上升的趋势,并在切削速度为1 500m/min时达到最小值;超高速切削条件下,极高的切削温度导致刀具材料力学性能下降,刀具后刀面的主要失效机理为磨粒磨损、黏结磨损和氧化磨损。由于高强度的热、机械冲击,刀具前刀面的主要失效机理为涂层剥落。     

TC4铣削加工的刀具磨损与切削力和振动关系研究

采用AlCrN涂层整体硬质合金立铣刀铣削TC4钛合金,测量周刃磨损量、切削力和切削振动。使用扫描电镜（SEM）观察刀具磨损形貌,应用能谱分析的方法研究刀具失效表面元素的分布规律。在揭示磨损机理的基础上,进一步探讨刀具磨损对切削力、切削振动的影响规律,为实现钛合金加工刀具磨损状态的在线检查提供理论和技术支持。研究表明：前刀面主要出现机械裂纹、热裂纹、粘结磨损和氧化磨损,后刀面出现机械裂纹、粘结磨损和氧化磨损;整体上,切削力和振动随着磨损量的增大而增大,但不同磨损状态对切削力和振动的影响不同。     

高速铣削CFRP单向层合板的刀具磨损研究

碳纤维复合材料(CFRP)的可编性使其存在显著的各向异性,纤维的铺层方向对其整体性能有很重要的影响。通过选用4种不同纤维方向角的T700碳纤维复合材料单向层合板,采用斜角自由切削的方法进行铣槽试验。通过Kistler测力仪、Leica体式显微镜以及扫描电子显微镜对切削力和刀具磨损表面进行分析,得出刀具磨损机理和不同纤维方向下的刀具磨损规律。     

刀具仿生技术的研究进展

仿生学可以为提高刀具的耐磨性和工作效率提供良好的借鉴思路。从形态仿生、构形仿生和材料仿生3个方面总结仿生技术在各类刀具设计中的应用,介绍各种仿生刀具的生物体原型、仿生特征以及仿生刀具的应用领域和效果。刀具的仿生设计涉及刀具的几何形状、涂层以及刀具的表面结构,刀具的应用领域包括机械加工、地质与空间勘探以及与人们生活相关的轻工机械等领域。讨论仿生刀具的特征,分析存在的问题,并展望了刀具仿生技术的研究方向。     

刀具仿生技术的研究进展

仿生学可以为提高刀具的耐磨性和工作效率提供良好的借鉴思路。从形态仿生、构形仿生和材料仿生3个方面总结仿生技术在各类刀具设计中的应用,介绍各种仿生刀具的生物体原型、仿生特征以及仿生刀具的应用领域和效果。刀具的仿生设计涉及刀具的几何形状、涂层以及刀具的表面结构,刀具的应用领域包括机械加工、地质与空间勘探以及与人们生活相关的轻工机械等领域。讨论仿生刀具的特征,分析存在的问题,并展望了刀具仿生技术的研究方向。     

γ-TiAl合金的切削加工工艺

γ-TiAl合金具有低密度、高硬度、高弹性模量及优良的抗氧化性和抗腐蚀性等良好特性,成为航空航天领域尤其是未来超声速飞行器的一种备选材料。介绍了德国研究人员对γ-TiAl合金进行的钻削、攻丝、铣削和镗削加工试验,试验结果确定了刀具的材料、刀具的几何参数和加工工艺参数。     

镁合金的高速切削加工研究

高速切削加工技术对镁合金应用具有及其重要的意义。综述影响镁合金高速切削加工的4个关键要素:切削刀具、切削液、切削参数和走刀路线。对4个关键要素进行讨论,总结出刀具、切削液的选用原则,合适的切削参数组合。最后指出镁合金高速切削加工的发展方向及有待解决的问题。     

国外难加工材料的新加工技术和新刀具

介绍国外不锈钢、钛和钛合金、超耐热合金、陶瓷、复合材料等难加工材料的新加工技术及其新刀具。     

超精密切削加工的现状及其展望

介绍了国外超精密切削加工的现状,目前车床的加工水平,所用加工刀具和主要技术的研究现状,并就其发展趋势提出了一些建议。     

动能弹高速侵彻钢筋混凝土靶时弹丸头部质量侵蚀微观机理

动能弹在高速侵彻混凝土过程中会发生明显的质量侵蚀现象,并因此严重影响其侵彻性能。为进一步研究弹体在侵彻过程中发生侵蚀现象的内在机理,开展多组弹体高速侵彻钢筋混凝土靶的侵彻实验。采取线切割技术方法,用回收的剩余弹体头部制备微观观测实验试样。通过金相显微镜和扫描电子显微镜对剩余弹体表面多个观测点的微观形貌进行系统观测。结果表明:剩余弹体表面存在一层明显的热影响区;弹体表面材料存在大量相互平行的长距离犁沟;在弹体尖端观测到少量微裂纹,对弹体尖端的质量损失有一定贡献但影响范围有限;弹体侵蚀现象并非单一机制造成,而是一个多机制共同作用、相互影响的复杂过程。     

现代火炮炮膛烧蚀磨损机理及控制措施

以某型火炮身管烧蚀磨损情况为研究对象,分析了身管烧蚀磨损形成机理（主要包括热作用、机械磨损和化学反应）,采取了更新炮钢材料,增加内膛涂层和采用缓蚀添加剂等控制措施。实验研究表明,这些措施有效地克服了该型火炮烧蚀磨损的难题。     

铝基复合材料的磨面磨屑与磨损机制

研究了挤压铸造法制备的３Ａｌ２Ｏ３·２ＳｉＯ２ｆ／Ａｌ－Ｓｉ复合材料的干滑动磨损特性。利用ＳＥＭ和ＥＤＳ分析了复合材料磨面、磨屑、磨损亚表层及其磨损机制。结果表明：复合材料磨面、磨屑的微观分析是揭示磨损机理的重要途径。随外加载荷增大，磨损体积增加，复合材料磨损机制由氧化磨损、磨粒磨损向粘着磨损、磨粒磨损和层离剥落转化。     

火炮身管内膛修复技术研究

为了延长炮管使用寿命,以金属表面摩擦自修复机理为基础,研制了一种炮管用磨损烧蚀修复材料,在100mm滑膛炮及130 mm线膛炮上进行了射击修复试验,对内膛修复效果及身管延寿效果进行了分析,证明以该种方式进行火炮身管延寿是可行的,为火炮身管延寿提供了一种新的技术途径.     

成膜参数对TiN-MoS2/Ti复合薄膜摩擦学性能的影响

本研究利用钻削、切削实验及XPS测试等手段考察了非平衡纳米复合等离子体镀膜技术中成膜参数对TiN-MoS2/Ti复合涂层的摩擦学性能及其理化性能的影响.实验发现靶距、沉积气压及Ti添加剂含量等参数的变化对复合涂层的成分和性能产生了明显的作用.结果表明,通过调整选择合适的工艺参数,可以得到较高耐磨寿命的TiN-MoS2/Ti复合涂层.     

等离子喷涂镍铬硼硅结构性能的研究

采用大气等离子喷涂方法制备镍铬硼硅耐磨涂层,对涂层的结合强度、硬度等性能进行分析,对机械加工后的涂层进行显微组织分析。研究结果表明,等离子喷涂工艺可用于制备镍铬硼硅耐磨涂层,该涂层具有较高的硬度和良好的耐磨性。     

碳纤维复合材料切削过程的有限元模拟

基于Hashin失效准则,在ABAQUS/Explicit中建立碳纤维复合材料的二维正交切削模型。采用此模型研究切削条件对复合材料切削表面质量的影响。模拟得到了崩碎切屑的形成过程、切削力随刀具行程的变化曲线、应力在刀具及工件中的分布,并分析背吃刀量对切削过程中加工表面质量及切屑形貌的影响,从理论上提出改善复合材料切削表面质量的分析方法。     

铝合金激光表面熔敷Ni-Cr合金技术的研究

总结了铝合金激光表面熔敷Ni、Cr合金技术的工艺特点及熔敷层性能的研究结果。涂敷层均匀平整、厚度可达1mm,最高硬度为HV680,耐磨性比基体提高8倍。     

CrB颗粒增强MMC涂层的组织及其耐磨机理

用超音速电弧喷涂方法制备CrB颗粒增强的MMC涂层,利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)及电子探针(EPMA)分析方法,对涂层的微观组织及微区成分进行分析;在实际循环流化床锅炉水冷壁上进行现场试验以检测涂层的耐高温冲蚀磨损性能,对涂层冲蚀表面的微观形貌进行分析,研究涂层的耐磨机理。结果表明:涂层具有复合材料的典型层状组织特征,金属基体在涂层中连续分布;增强颗粒主要为Cr的硼化物和Cr的氧化物。硬质相颗粒均匀弥散分布在涂层中,起到强化作用,并可阻挡冲蚀划痕的扩展,减缓了涂层金属基体受磨损的进程;塑、韧性较好的金属基体可缓冲冲蚀粒子对硬质相颗粒的冲击,使涂层具有优良的耐冲蚀磨损性能。