SiC晶须对Al2O3／TiB2／SiCw陶瓷刀具材料高温断裂韧性的影响

研究了不同ＳｉＣ晶须含量的Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣｗ陶瓷刀具材料的断裂韧性随温度的变化规律。结果表明：Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣＷ陶瓷材料的Ｋ１Ｃ在１０００℃内随温度的升高而增大；晶须含量越大，通过计算分析表明，随温度的升高粘裂时拔出的晶须大大增多，当晶须体积含量（下同）为２０％时，Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣｗ陶瓷在室温时只有长径比小于２．８７的晶须在断裂时才有可能产生拔出，而在９００℃时     

Al2O3／TiB2／SiCW陶瓷刀具加工镍基合金时的磨损机理研究

研究了Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣＷ陶瓷刀具加工Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８镍基合金时的切削性能和磨损机理。结果表明；在低速切削条件下，Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣＷ和硬质合金刀具的抗后刀面磨损的能力相差不大；而在高速切削条件下，前者的抗后刀面磨能力远高于后者。     

TiB2的含量对Al2O3／TiG2陶瓷材料的高温氧化行为的影响

研究了不同ＴｉＢ２含量的Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２陶瓷材料的高温氧化行为。用ＸＲＤ和ＳＥＭ分析了材料氧化后的相组成及显微结构。探讨了该材料的氧化机理和氧化膜的破坏方式。结果表明：不同ＴｉＢ２含量的Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２陶瓷材料在１４００℃空气中氧化３０ｈ的氧化增重符合抛物线规律；随ＴｉＢ２含量的增加，材料的氧活化能降低，氧化后的强度损失率增大。     

TiB_2的含量对Al_2O_3／TiB_2陶瓷材料的高温氧化行为的影响

研究了不同ＴｉＢ２含量的Ａｌ_２Ｏ_３／ＴｉＢ_２陶瓷材料的高温氧化行为。用ＸＲＤ和ＳＥＭ分析了材料氧化后的相组成及显微结构。探讨了该材料的氧化机理和氧化膜的破坏方式。结果表明：不同ＴｉＢ２含量的Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２陶瓷材料在１４００℃空气中氧化３０ｈ的氧化增重符合抛物线规律；随ＴｉＢ２含量的增加，材料的氧化活化能降低，氧化后的强度损失率增大。     

添加Cr2O3对Al2O3-TiC陶瓷烧结及纳米结构形成的影响

研究了Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ陶瓷材料中Ｃｉ２Ｏ３添加剂对该陶瓷材料烧结致密度和力学性能的影响。Ｃｒ２Ｏ３与ＴｉＣ在高度有化学反应发生,反应产物在高温产生的液相有助于陶瓷材料的烧结。Ｃｒ２Ｏ３与Ａｌ２Ｏ３形成的连续固溶体,使Ａ２ｌＯ３晶格的活化从而也促进了Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ陶瓷材料的烧结。ＴＥＭ研究表明：Ｃｒ离子高温时在ＴｉＣ中具有较高的溶解度,降温后淀析出许多纳米级含Ｃｒ的颗粒,使Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ陶     

陶瓷-硬质合金复合刀片材料的力学性能与界面结构

采用热压烧结工艺制备了刀具用陶瓷－硬质合金复合片．复合片上层为具有一定厚度的Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２陶瓷材料,下层为ＷＣ／Ｃｏ硬质合金．结果表明：复合片综合了陶瓷材料的高硬度和硬质合金的高强度,其性能介于陶瓷材料和硬质合金之间．Ｘ射线衍射、电子探针和扫描电子显微镜分析表明：烧结过程中硬质合金和陶瓷材料中的元素在界面相互扩散,并有新相形成,增加了界面结合强度,其界面为化合物型和扩散型的混合．     

硬质合金粉末表面涂层陶瓷的材料

利用溶胶－凝胶法在ＴｉＣ粉末,（Ｗ,Ｔｉ）粉末表面涂层Ａｌ２Ｏ３陶瓷,通过热压烧结制得了两种新型涂层的刀具材料（ＦＴＣ１和ＦＴＣ２）,粉末涂层材料ＦＴＣ１和ＦＴＣ２的力学性能满足刀具材料的使用要求。利用扫描电镜观察发现基体粉末表面较均匀地涂覆了一层α－Ａｌ２Ｏ３陶瓷,并对材料的力学性能和微观结构进行了分析。     

氧化对Al2O3—TiB2陶瓷刀具材料磨损特性的影响

研究了Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＢ２陶瓷刀具材料的高温氧化特性以及氧化对刀具耐磨性能的影响。结果表明，随ＴｉＢ２含量的增加，Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＢ２的氧化活化能降低，抗化能力下降。Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＢ２刀具材料在加工淬火钢时，因切削高温的氧化作用在刀具表面生成的ＴｉＯ２既可将轻刀具的粘结磨损，又能起到固体润滑剂的作用，从而降低摩擦系数，因而提高刀具的耐磨性能。     

新型高活性催化剂乙烯气相聚合的研究：共聚反应动力学及共聚？…

研究了新型高活性催化剂ＴｉＣｌ４、Ｔｉ（ＯＢｕ）４／ＭｇＣｌ２、ＳｉＯ２、ＺｎＣｌ２／醇／ＡｌＲ３体系催化乙烯和１－丁烯气相共聚反应的规律和动力学。     

新型复相陶瓷刀具材料Jx-2-I协同增韧补强机理的研究

本文研制成功的新型陶瓷刀具材料—ＳｉＣ晶须（ＳｉＣｗ）增韧和ＳｉＣ颗粒弥散增韧Ａｌ２Ｏ３陶瓷刀具Ｊｘ－２－Ｉ,该刀具材料具有高的抗弯强度和断裂韧性等优点;对比Ａ（Ａｌ２Ｏ３）、ＡＰ（Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣｐ）、ＡＷ（Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣｗ）、Ｊｘ－１（Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣｗ）和Ｊｘ－２－１（Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣｐ／ＳｉＣｗ）等陶瓷材料的力学性能可以看出,在Ｊｘ－２－Ｉ材料中具有明显的增韧补强叠加效应;本文在热失配分析和微观结构观察的基础上详细研究了Ｊｘ－２－Ｉ刀具材料的增韧补强机理,系统研究了Ｊｘ－２－Ｉ中各种增韧补强机理之间的协同效应。     

陶瓷材料加工表面完整性及其对材料可靠性的影响

采用磨削-抛光加工、金刚石锯片切割加工、超声波加工和电火花线切割加工技术对Al2O3/TiC陶瓷材料进行加工.研究了各加工方法对陶瓷材料的加工表面完整性及其可靠性的影响.结果表明:加工方法对陶瓷材料加工表面完整性和可靠性有很大的影响.磨削-抛光加工的陶瓷试样表面粗糙度小,硬度高,抗弯强度及其可靠性最高.金刚石锯片切割加工和超声波加工次之;电火花加工陶瓷试样表面粗糙大,硬度低,抗弯强度及其可靠性最低.电火花加工陶瓷表面产生一硬度低且表面粗糙的约8μm厚的热影响层,加工表面含有大量的电火花腐蚀凹坑,随电流的增大,电火花加工陶瓷试样的抗弯强度及其可靠性降低.超声波加工陶瓷试样的表面完整性与磨料粒度有关,随磨料粒度的减小,陶瓷试样的抗弯强度及其可靠性增加.     

Al2O3—TiB2陶瓷刀具材料的研制及其耐磨性能研究

本文研制成功了一种新型陶瓷刀具材料即Al_2O_3-Ti B_2陶瓷刀具材料。文中讨论了该材料的研制方法,力学性能和微观结构特点,并对该材料的磨损行为和磨损机理进行了研究。结果表明:Ti B_2粒子的弥散可以明显提高该材料的耐磨性。加工淬火钢时该材料的抗磨损能力明显优于Al_2O_3-TiC陶瓷刀具材料。Al_2O_3-Ti B_2陶瓷刀具材料的磨损过程主要受粘着、耕犁和微破损机制的控制。     

A comprehensive review of electric discharge machining of advanced ceramics

Advanced ceramics are widely used in high temperature and wear related situations due to their unique physical and chemical characteristics. With the increasing demand for ceramics, the machining techniques of ceramics become a hot and tough issue because ceramics are extremely fragile and difficult to process. Traditional mechanical machining techniques like milling, turning, and drilling are subjected to large cutting forces and heat leading to extensive tool wear and poor machining performance. Electric discharge machining (EDM) has an outstanding ability of no-contact machining brittle and hardness materials with complex shapes via generating extreme high-temperature plasma channel to melt and vaporize materials. Therefore, in this paper, the research trends of latest EDM technologies for advanced ceramic materials were comprehensively reviewed. Firstly, according to the electrical conductivity of advanced ceramics, different EDM processes were introduced in details. Secondly, the existing physical models and material removal mechanisms of EDM process of ceramics were compared and analyzed. Then the machining performance indicators, such as MRR, Ra, TWR, surface topography, and micro-structures, were respectively investigated. Additionally, the new hybrid machining techniques of EDM were presented to provide some potential for efficiently machining advanced ceramics. Eventually, this paper also discussed the challenges associated with electrical discharge machining of advanced ceramic materials, and suggested some related research areas which possibly attract significant research attentions in the future.     

热压法制备Al2O3/TiB2/AlN/TiN复合陶瓷

将金属Al,Al3Ti和TiB2以AlTiB中间合金的形式引入Al2O3基体材料中,利用热压法制备Al2O3/TiB2/AlN/TiN复合陶瓷.探讨了复合陶瓷致密化程度与AlTiB体积含量之间的关系.复合陶瓷在烧结过程中属过渡液相烧结.烧结过程中Al,Ti和N2(保护气氛)通过化学反应生成新相AIN和TiN.对热压烧结后材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度进行了测试和分析.分析了复合陶瓷的力学性能随AlTiB体积含量变化的规律.比较了复合陶瓷1500℃和1600℃的相对密度及力学性能.探讨了复合陶瓷断面断裂方式的变化对其力学性能的影响,并分析了AlTiB中间合金的细化特性.     

自蔓延高温合成TiB2+Al2O3/NiAl复合材料

Al2O3 TiB2复相陶瓷材料具有金属材料无法比拟的高硬度、高熔点、高导热、低膨胀系数、高耐磨性、高温化学稳定性等优良的性能,但由于两种材料都属于硬而脆的材料,复合后仍然存在脆性大、裂纹敏感性强、抗机械冲击性和温度急变形差等缺点。为了克服这些缺点,本文探索了在陶瓷相中添加金属间化合物(NiAl或FeAl)。X射线衍射结果表明合成产物的主要组成相分别为Al2O3 TiB2、Al2O3 TiB2 NiAl及Al2O3 TiB2 FeAl,反应按预期进行,且燃烧合成反应进行的较为彻底。通过对不同成分反应产物的致密度、强度、断裂韧性对比,可知产物的致密度在FeAl含量为15%时达到最高99.5%,Al2O3 TiB2 NiAl体系中NiAl含量为20%达到最高98.5%。随金属间化合物含量的增加,合成复合材料的硬度下降,而断裂韧性提高。     

Modeling of Thermal Spalling During Electrical Discharge Machining of Titanium Diboride

Erosion in electrical discharge machining has been described as occurring by melting and flushing the liquid formed. Recently, however, thermal spalling was reported as the mechanism for machining refractory materials with low thermal conductivity and high thermal expansion. The process is described, here, by a model based on a ceramic surface exposed to a constant circular heating source which supplies a constant flux over the pulse duration. The calculations were based on TiB₂ mechanical properties along a and c directions. Theoretical predictions were verified by machining hexagonal TiB₂. Large flakes of TiB₂ with sizes close to grain size and maximum thickness close to the predicted values were collected, together with spherical particles of Cu and Zn eroded from cutting wire. The cutting surfaces consist of cleavage planes sometimes contaminated with Cu, Zn, and impurities from the dielectric fluid.     

自蔓延离心熔铸TiB2-(Ti,W)C-TiC陶瓷研究

基于离心热爆反应、难熔液相分离与快速凝固原理,选取(WO3+Al+C)体系辅助(B4C+Ti)反应体系,采用自蔓延离心熔铸工艺可以成功制备出TiB2微纳米晶补强TiC-(Ti,W)C陶瓷基复合材料.将(B4C+Ti)、(WO3+Al+C)两种反应体系依次装填入坩埚中进行SHS离心熔铸实验,发现因W-Ti-C液相动力学粘度的降低、Al2O3液滴迁移路程减小,极大促进Al2O3液滴的Stokes上浮过程,故而显著减小残存于陶瓷基体上的氧化物夹杂含量与尺寸,进而TiB2微纳米片晶诱发的强烈自增韧机制与Al2O3微纳米晶产生的残余应力增韧效应,使得TiB2-(Ti,W)C-TiC陶瓷的弯曲强度、断裂韧性与维氏硬度分别达到(952±25)MPa、(12.6±2.5)MPa·m1/2与(28.6±1.2)GPa.     

TiB2涂层刀具制备及干铣削Ti-6Al-4V磨损行为研究?

由于切削过程中产生高温、刀具粘结与氧化严重,钛合金切削尤其是干切削,一直是刀具行业的重大挑战之一,而在刀具表面添加涂层是提高钛合金切削刀具寿命的有效途径。利用脉冲磁控溅射技术制备了TiB2涂层刀具,以相同基体的无涂层刀具为对照,干铣削Ti-6Al-4V钛合金,切削速度从30~100 m/min变化,研究TiB2涂层刀具的切削性能与失效机理。所制备的TiB2涂层具有(100)择优取向的六方晶体结构,组织致密。涂层硬度可高达4000 HV。切削实验发现,在30 m/min的低速时,TiB2涂层刀具的切削寿命超过无涂层刀具57%之多,当切削速度加倍到60 m/min时,刀具寿命未见下降。当切削速度增加到100 m/min时,TiB2涂层刀具与无涂层刀具切削寿命相当。TiB2涂层刀具表面氧化所产生的B2O3液化膜,起自润滑作用,可充分减少钛合金的粘结,降低摩擦力。因此,在TiB2或B2O3消失之前,TiB2涂层刀具均有良好表现。在100 m/min时,切削高温造成B2O3强烈挥发,且TiB2被氧化为多孔疏松的TiO2,刀具寿命急剧下降到无涂层刀具的水平。     

Material removal and surface damage in EDM of Ti3SiC2 ceramic

Material removal and surface damage of Ti₃SiC₂ ceramic during electrical discharge machining (EDM) were investigated. Melting and decomposition were found to be the main material removal mechanisms during the machining process. Material removal rate was enhanced acceleratively with increasing discharge current, i_e, working voltage, u_i, but increased deceleratively with pulse duration, t_e. Microcracks in the surface and loose grains in the subsurface resulted from thermal shock were confirmed, and the surface damage in Ti₃SiC₂ ceramic led to a degradation of both strength and reliability.