Si_3N_4陶瓷旋转超声磨削加工的表面摩擦特性

为了探索结构陶瓷材料在摩擦过程中表面形貌的变化规律及其对摩擦特性影响,分析了摩擦过程中材料的接触过程及力学关系,并对旋转超声磨削加工的Si3N4陶瓷试样开展了摩擦表面形貌、摩擦因数等特性的试验研究。首先根据接触特点和材料特性,基于分形理论推导出接触面总载荷计算公式,基于该公式建立了结构陶瓷摩擦因数分形模型。分析结果表明:当初始表面轮廓分形维数分别为1.4,1.45,1.5和1.55时,摩擦因数与摩擦后表面轮廓分形维数呈类似正态分布曲线。然后通过旋转超声磨削加工的Si3N4陶瓷试样面面接触摩擦试验,研究了摩擦后陶瓷材料表面微观形貌和摩擦因数变化规律,分析了各因素对摩擦因数的影响。试验结果表明:产生微观裂纹是Si3N4陶瓷摩擦后表面微观形貌的显著特点;温度值等于160℃是Si3N4陶瓷摩擦因数由下降转为上升的拐点;当施加载荷为360N和往复频率为80Hz时,摩擦因数最大。得到的结果为通过表面形貌控制提高结构陶瓷耐磨性能提供了技术支撑。     

工程陶瓷磨削力信号的处理方法及程序设计

提出了采用数字信号处理理论和方法研究工程陶瓷等硬脆材料磨削力信号的观点 ,并采用面向对象的C++语言编制了实现该方法的分析程序     

Si_3N_4陶瓷高效有机磨削液的性能评价和机理分析

选择了三组有机物作为主要成分,制备用于磨削Si_3N_4陶瓷的高效有机磨削液,通过在自行研制的磨削机构上进行磨削效率实睑,发现这几种有机磨削液的磨削性能均优于普通磨削液,磨削效率最低可提高1．37倍,其中油酸和油醇可达到2倍以上。通过红外光谱时液固界面进行界面物质结构分析,发现常温下陶瓷和含—OOH和—OH有机物的磨削液之间的液固界面存在异常振峰,该振峰的出现是缘于有机物分子与Si_3N_4陶瓷发生氢键的吸附效应,此效应在磨削高温状态下衍变为摩擦化学反应,生成物不但降低了表面硬度,而且改善了润滑效果,从而提高了磨削效率和表面质量。     

Si3N4陶瓷高效有机磨削液的性能评价和机理分析

选择了三组有机物作为主要成分,制备用于磨削Si3N4陶瓷的高效有机磨削液,通过在自行研制的磨削机构上进行磨削效率实验,发现这几种有机磨削液的磨削性能均优于普通磨削液,磨削效率最低可提高1.37倍,其中油酸和油醇可达到2倍以上.通过红外光谱对液固界面进行界面物质结构分析,发现常温下陶瓷和含-OOH和-OH有机物的磨削液之间的液固界面存在异常振峰,该振峰的出现是缘于有机物分子与Si3N4陶瓷发生氢键的吸附效应,此效应在磨削高温状态下衍变为摩擦化学反应,生成物不但降低了表面硬度,而且改善了润滑效果,从而提高了磨削效率和表面质量.     

Si3N4陶瓷高效有机磨削液界面化学反应机理的研究进展

磨削加工是S i3N4陶瓷最主要的加工方法。利用磨削液界面化学反应膜降低摩擦系数同时软化表面层,提高磨削效率是一个全新的研究方向。本文基于用半塑性去除的方式高效磨削S i3N4陶瓷,系统综述了在使用以醇类磨削液为代表的各种有机磨削液时,界面化学反应对提高S i3N4陶瓷材料去除率的辅助作用。文中以研究作用机理为目的,运用分类、比较和归纳的方法,结合使用先进的测试设备,分析了醇类磨削液配方中长、短碳链醇及其水溶液作磨削液的作用效果。此外,还从不同的角度探讨了全卤代烃、阳离子表面活性剂和四乙氧基硅烷等3类有机物作为磨削液成分的有效作用,并揭示了作用机理,从而为研制高效率、低成本加工陶瓷材料的磨削液提供了理论基础。     

Si_3N_4陶瓷-白口铸铁在无润滑条件下的磨损性能分析

研究了无润滑条件下 Si3N4陶瓷 -白口铸铁磨擦副的磨损机理。通过对磨损表面的形貌分析和化学成分测试 ,发现粘附磨损和疲劳磨损是这一摩擦副磨损的主要形式 ;通过对试验数据进行回归分析 ,得知载荷对摩擦副磨损率的影响远大于速度对其的影响     

PA66/Si_3N_4纳米复合材料的摩擦磨损性能

采用双螺杆挤出机熔融共混和注射成型方法制备了PA66/Si3N4纳米复合材料.研究了纳米Si3N4添加量对复合材料的力学性能和摩擦磨损性能的影响.通过对试样磨损表面及其对摩副表面上转移膜的扫描电子显微镜(SEM)观察和X射线光电子能谱(XPS)分析,探讨了其磨损机制.结果表明,纳米Si3N4的加入降低了基体的拉伸强度和弯曲强度,但是在PA66中加入适量的纳米Si3N4颗粒后,摩擦过程中有利于生成较均匀的转移膜,从而降低摩擦因数.同时磨屑里的纳米Si3N4镶嵌到试样摩擦表面,使表面得到局部增强,从而提高其耐磨性能.     

HIPSN陶瓷磨削力试验研究与仿真

为探索金刚石砂轮磨削HIPSN(热等静压氮化硅)陶瓷时,磨削工艺参数对法向、切向磨削力的影响情况。设计正交试验重点研究磨削深度、砂轮线速度、工件进给速度等磨削工艺参数对法向、切向磨削力的影响规律,同时基于ABAQUS建立单颗金刚石磨粒切削HIPSN陶瓷有限元仿真模型,将试验结果与仿真结果进行对比。结果表明,提高砂轮线速度、减小磨削深度、降低工件进给速度,法向、切向磨削力均减小。磨削力比在(8～15)之间。试验结果与仿真输出结果基本一致,验证了该仿真模型的正确性。     

Si_3N_4陶瓷材料的磨削试验研究

通过用树脂结合剂金刚石砂轮对Si3 N4陶瓷进行磨削试验 ,从磨削过程中的磨削力、磨削比能、磨削温度及磨削表面的微观形貌变化等方面 ,综合探讨Si3 N4材料的磨削加工机理。研究结果表明 :Si3 N4在磨削加工中在磨粒切深较大时主要以脆性断裂方式去除 ,其磨削温度与材料去除机理有着密切联系。     

Si3N4陶瓷球加工工艺的研究

根据Si3N4的材料性能可知其某些特性对制造滚动体是有利的,通过对Si3N4陶瓷球试验加工工艺的研究,确定Si3N4陶瓷球加工工艺,研制出符合G5级要求的陶瓷球。     

切向载荷作用下氮化硅陶瓷崩碎损伤规律与机理

针对工程陶瓷的崩碎损伤,应用单颗粒划痕实验系统研究了切向载荷作用下Si3N4陶瓷的崩碎损伤特征和机理。比较了损伤位置、切入深度、切向速度和金刚石磨粒磨损等因素对陶瓷崩碎损伤的影响,应用3D激光测量显微镜观测了崩碎损伤表面的三维形貌,应用扫描电镜分析了崩碎损伤机理。结果表明:出口崩碎损伤是陶瓷崩碎损伤的主要形式;切入深度越大,切向速度越小,金刚石颗粒磨损越多,崩碎损伤就越严重。出口崩碎损伤的中心剖面线具有显著的阶梯形分形特征,其扩展演化规律可由逾渗理论和裂纹扩展的最小阻力原理解释。在切向载荷作用下,入口崩碎损伤在金刚石磨粒的碰撞下主要以穿晶断裂为主;内部崩碎损伤在金刚石磨粒的挤压和切割下主要以破碎和铲除的形式发生断裂;而出口崩碎损伤主要以沿晶断裂为主。     

Si3N4/(W,Ti)C复合陶瓷材料的制备及力学性能研究

采用热压烧结工艺制备了 Si3N4 /( W,Ti) C复合陶瓷材料 ,并对材料的配方及烧结工艺进行了优化。研究表明 ,材料中 ( W,Ti) C的体积分数为 35 %时 ,可以获得良好的力学性能 ,抗弯强度为 845 MPa,显微硬度达到 1 6.45 GPa,断裂韧性达到 7.0 MPa· m1/2。研究过程中采用 XRD、SEM分析了材料的微观结构及组分变化 ,研究了烧结条件对材料性能的影响机理 ,结果表明 ,材料致密度的提高和显微组织的改变是其力学性能提高的根本原因     

Si_3N_4/SiC(N)纳米复相陶瓷的制备与性能研究

采用极性分散剂和超声分散技术 ,在微米Si3 N4基体中加入SiC纳米颗粒 ,用真空热压烧结法制备出Si3 N4/SiC(N)纳米复相陶瓷。研究结果表明 :加入SiC纳米颗粒可显著降低烧结温度 ,阻止 β Si3 N4晶粒的过度生长 ,细化晶粒组织 ,提高复合陶瓷材料的致密度和机械性能 ;含 15wt%SiC纳米颗粒的复相陶瓷具有最佳断裂韧度和较高抗弯强度 ,可作为高速切削刀具和模具的候选材料。     

Comparison of the fretting wear of 100Cr6/100Cr6, Si3N4/Si3N4 and Si3N4/100Cr6 contacts in lubricated and dry conditions

The fretting wear behaviour of bearing steel against bearing steel, silicon nitride against silicon nitride, and silicon nitride against bearing steel, was investigated under lubricated and dry conditions. Amplitudes in the intermediate 5 to 50 μm range, and test durations from 10 to 360 min, were studied. Light microscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were employed to determine the detailed nature of the friction and wear processes. In the silicon nitride against silicon nitride contact, brittle fracture of Si₃N₄ grains, and tribochemical reaction creating an amorphous layer on the mechanically damaged surface, were found. The main mechanism of fretting wear in the case of bearing steel against bearing steel contact was delamination. In the silicon nitride against bearing steel contact, chemical reactions predominated.     

树脂结合剂金刚石砂轮磨削铁氧体陶瓷磨削力的实验研究

通过一系列的实验，研究了树脂结合剂金刚石砂轮磨削铁氧体陶瓷材料时磨削力的变化规律及其特点。通过磨削对比实验方法分析磨削铁氧体陶瓷时，磨削用量对磨削力大小的影响。通过砂轮速度，磨削深度，横向进给速度和纵向进给速度等因素影响磨削力大小变化的数据及磨削力信号特征处理的分析和比较，分析了对铁氧体材料磨削时产生的磨削力影响的一些规律，表明铁氧体陶瓷磨削时磨削力变化的特有规律．     

Ni基纳米Si3 N4复合镀层的超声-电沉积工艺研究

采用超声-电沉积法,在20钢上制备Ni基纳米Si3N4复合镀层。研究纳米Si3N4含量、阴极电流密度、超声功率的大小等对复合镀层耐磨性能的影响。利用正交试验法优选出最佳工艺参数;并利用扫描电镜(SEM)对镀层微观组织形貌进行观察和分析。     

Si3N4陶瓷激光加热辅助引弧微爆炸加工温度场仿真

介绍了激光加热辅助引弧微爆炸加工技术,建立了温度场数学模型,使用有限元分析软件计算出了加工Si3N4陶瓷时的温度场分布,并研究了工艺参数对温度场的影响。仿真结果表明：用激光加热辅助引弧微爆炸加工使加工温度得到提高,从单独使用引弧微爆炸加工的12 600℃提高到14 381℃;其最高温度随着激光功率的增大而升高,随光斑尺寸的增大而减小,随激光加热点距引弧微爆炸加工点距离的增大先增大后减小,随进给速度的增大而减小。研究结果为揭示激光加热辅助引弧微爆炸加工机理和选择合理工艺参数提供了理论依据。