Al2O3／SiCw陶瓷刀具材料中晶须最佳含量及其对刀具抗破损性…

对Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣｗ陶瓷刀具材料中晶须配比进行了理论分析，提出了获取最佳晶须配比的原则，导出了晶须含量与界面最大剪应力和基体最大正应力的关系，分析了晶须含量对刀具抗破损特性的影响。结果表明：晶须的含量最大不能超过４３％，含量为２０￣３０％时增强补韧效果最强；随晶须含量的增加，该刀具材料的抗破损能力显著增强。     

国产碳化硅晶须的特性及其增韧效果

本文观察分析了两种国产ＳｉＣ晶须的表面杂质元素和形貌，得知晶须Ａ表面光滑，其中有少量晶须是弯曲状，晶须Ｂ比较平直，表面粗糙．晶须Ａ中包含有许多堆垛层错（Ｓｔａｃｋｉｎｇｆａｕｌｔｓ），人字状花纹缺陷（Ｃｈｅｖｒｏｎｄｅｆｅｃｔｓ）和锯齿状缺陷，而晶须Ｂ中仅观察到有堆垛层错．测试了这两种晶须增韧的氧化铝陶瓷刀具材料的性能，并探讨了晶须增韧氧化铝陶瓷刀具材料的机理．     

SiC晶须增韧Al_2O_3陶瓷刀具材料的热胀失配分析

ＳｉＣ晶须增韧Ａｌ２Ｏ２陶瓷刀具材料由于ＳｉＣ晶须与Ａｌ２Ｏ２基体的热膨胀系数不一致，在烧结冷却后将产生一定的残余应力．本文用理论方法分析了外力作用和热胀先配所产生的应力在晶须与基体中的分布，并用有限元法分别计算了外力作用和热胀失配所产生的应力及其分布．计算结果与理论分析的结果是一致的．     

SiC晶须增韧陶瓷刀具的切削性能及磨损机理

介绍SiC晶须增韧陶瓷刀具材料的研制、物理机械性能及微观结构的特点。切削实验表明,这种刀具切削奥氏体不锈钢时性能优越,其磨损形态有独特的特点。对晶须增韧效果作了有限元应力分析,证明在不同的晶须排布方向上其增韧效果有差异,同时也影响刀具的磨损性能。     

国产碳化硅晶须的特性及其增韧效果

本文观察分析了两种国产ＳｉＣ晶须的表面杂质元素的形势，得知晶须Ａ表面光滑，其中少量晶须呈弯曲状，晶须Ｂ比较平直，表面粗糙。晶须Ａ中包含有许多堆垛层错，人字状花方缺陷和锯齿缺陷，而晶须Ｂ中仅观察到有堆垛层错，测试了这两晶韧的氧化铝陶瓷刀具材料的性质，并探讨了晶须增韧氧化铝陶瓷刀具材料的机理。     

SiC晶须增韧补强AIN材料的研究

研究了ＡＩＮ陶瓷及ＳｉＣｗ－ＡＩＮ复合材料的机械性能和显微结构．在ＡＩＮ中加入２０％ＳｉＣ晶须后，其弯曲强度增加了７７％，断裂韧性增加了６４％．用ＳＥＭ和ＴＥＭ分析材料的显微结构表明，复合材料的增韧机制是晶须拔出，裂纹偏转的综合作用，而增强的原因在于ＳｉＣｗ－ＡＩＮ界面结合适宜，使荷载有效地从基体转移到晶须．     

特殊添加剂复相陶瓷刀具材料的研究

研制成功一种含特殊添加剂的Ａｌ２Ｏ３系新型复相陶瓷刀具材料．探讨了该材料的制备工艺及其力学性能,并对其断裂特性和抗破损性能进行了研究,结果表明：该材料具有较高的力学性能;端铣淬硬钢时,其抗破损性能明显优于相应不含特殊添加剂的Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ陶瓷刀具材料．     

碱式硫酸镁晶须增强PVC材料性能的研究

以表面改性处理的碱式硫酸镁晶须为添加剂,加入到PVC基料中,利用单因素条件实验法重点研究晶须加入量对复合材料性能的影响,利用万能材料实验机测试试样的力学指标,借助扫描电子显微镜观察复合材料断口处晶须的分布情况．结果表明：不同的晶须加入量制得复合材料的力学性能有明显差异,其中当晶须加入量为40份时,复合材料的综合性能最佳,复合材料的冲击断裂强度提高了62．43％,弹性模量提高了52．38％,断裂伸长率降低到纯PVC基料指标的15．09％,文中对晶须的增强机理亦进行了分析和探讨．     

SiC晶须／颗粒增韧金属陶瓷切削刀具的研究

在TN30金属陶瓷切削刀片中添加SiC晶须／颗粒，采用真空烧结法制备出新型TN30W金属陶瓷复合材料刀具。研究烧结温度对TN30W刀具力学性能的影响，探讨SiC晶须／颗粒的增韧机理。结果表明：TN30W切削刀具在1450℃烧结时，能获得最佳的综合力学性能，特别是抗弯强度和断裂韧性得到明显提高。     

确定硬质合金刀具可靠度的理论研究

硬质合金刀具断续切削淬硬钢时，刀具的主要失效形式是疲劳破损．确定刀具的可靠度对于提高自动化加工系统的可靠性有十分重要的意义．利用刀具内最大拉应力超过刀具材料临界疲劳应力作为刀具失效的判据。把刀具看成一系列小单元组成的串联系统，利用干涉理论确定出每个单元的可靠度，进而建立了刀具的可靠性模型．并给出了确定临界疲劳应力分布的过程．     

Investigation on Mechanical Properties and Microstructure of Hydroxyapatite-SiC_w Composite Bioceramics

1Introduction Hydroxyapatitehasbecomeoneofthemostimportant artificialbonetransplantmaterialsbecauseofitsexcellent biocompatibility,osteophonyandhavingnoside effectto humanbody.Unfortunatelythemechanicalpropertiesof synthesizedhydroxyapatitearepoor,especia…     

Multi-stage optimum design of magazine type automatic tool changer arm

To enhance machining efficiency, tool change time has to be reduced. Thus, for an automatic tool changer attached to a machining center, the tool change time is to be reduced. Also the automatic tool changer is a main part of the machining center as a driving source. The static attributes of the automatic tool changer using the commercial code, ANSYS Workbench V12, were tried to interpret. And the optimum design of automatic tool changer arm was proposed by performing the multi-stage optimum design. The shape optimization of the automatic tool changer was proposed and the result was verified to obtain acceptable improvements. It is possible to obtain an optimized model in which the maximum deformation, maximum stress, and mass are reduced by 10.46%, 12.89% and 9.26%, respectively, compared with those of the initial model. Also, the results between conventional method by the design of experiments and proposed method by the multi-stage optimum design method were compared.     

季冻区聚丙烯纤维网混凝土的低温抗裂性能

针对普通混凝土易开裂、耐久性不良等问题,通过室内试验探讨聚丙烯纤维网混凝土的低温抗裂性能.利用weibull分布,研究在常温、冰冻及冻融循环状态下纤维掺量对水泥混凝土断裂能和疲劳寿命的影响.结果表明,聚丙烯纤维网具有提高混凝土耐久性的作用,冻融后抗压强度提高13.9%;早龄期抗裂性随着聚丙烯纤维掺量的增加而提高,在掺量为0.9 kg/m3时经济性最佳.     

陶瓷刀具断续车削淬硬钢时的破损检测与破损规律

试验研究用声发射检测刀具破损的方法。结果表明,声发射技术可成功地用于检测刀具破损,采用事件作为记录参量效果最好。利用声发射检测技术,研究了陶瓷刀具断续车削淬硬钢时刀具破损的随机分布规律。结果指出,刀具破損寿命服从三参数成布尔分布.刀具破损面的SEM分析表明,刀具前、后刀面破损具有疲劳破坏的性质,而刀尖崩刃主要是应力过大引起的突然脆性破坏,多属于早期破损。     

两种溴阻燃剂对聚乙烯阻燃性能的研究

讨论了十溴二苯醚(DBDPO)和八溴二苯醚(OBDPO)对低密度聚乙烯(LDPE)的阻燃性能和拉伸强度的影响。通过热分析法(DSC)和热重法(TG)比较了DBDPO和OBDPO分解行为的差异。结果表明，DBDPO对LDPE拉伸强度下降的影响比OBDPO大。极限氧指数(LOI)测试表明：Sb2O3能够与溴阻燃剂产生协同作用，显著增强阻燃剂的阻燃性能；DBDPO对LDPE的阻燃性能优于OBDPO；用DBDPO为阻燃剂时，其最佳用量约为12％(质量分数)，DBDPO与Sb2O3的最佳比例是3：1；以OBDPO为阻燃剂时，最佳用量约为16％，与Sb2O3的最佳比例是2．5：1。     

异径三通失效分析

为探究武汉市某公司提供的三通断裂件失效原因,首先用三维制图软件绘制了三通的几何模型,导入有限元分析软件进行了应力分析.结果表明,断裂三通失效不是因载荷过大引起的,可能是材料性能不合格或者是材料存在严重缺陷导致的.然后对材料的化学成分、金相组织、材料硬度、断口形貌、微区元素进行了检测分析,发现三通材料镍质量分数少于1.05%,远低于国标镍质量分数大于8%的要求,使不锈钢材料防止电化学腐蚀的能力下降;断口处检测有氯离子存在,且三通存在应力腐蚀现象,有裂纹产生;裂纹扩展到一定尺寸,导致三通发生瞬时断裂.     

利用玻璃纤维增加沥青混凝土的断裂潜能研究

应用断裂潜能的概念，研究了在开裂的沥青道面上加铺沥青面层的抗裂性能，分析了玻璃纤雏加筋沥青混凝土、普通沥青混凝土以及抗滑面层的开裂行为．采用马歇尔试验与三点弯曲试验，通过马歇尔试验设计了玻璃纤维加筋沥青混合料，确定最佳纤维剂量．并分析了其高温抗开裂性能、利用三点弯曲试验测定在低温下玻璃纤维加筋沥青混凝土的强度与抗裂能力，利用断裂潜能的概念评估沥青混凝土抑制裂缝产生的性能．结果表明，加入玻璃纤维能有效地提高沥青混合料稳定度，改善高温沥青混凝土的抗变形能力而沥青用量不变．玻璃纤维加筋沥青混凝土（GFRAC）具有较大的断裂潜能，抗开裂性能好．断裂潜能提供了简单而有效的判定材料抗开裂能力的方法。     

Physical, antioxidant and thermal shock properties of Cu/Ti2AlC conductive composites

Cu/Ti₂AlC composites were fabricated by vacuum hot-pressing technique. Phase composition was analyzed by XRD and morphology of fracture was observed by SEM. Physical performance such as density, resistivity, hardness and friction coefficient with different volume fraction of Cu/Ti₂AlC composites were studied. When the content of Ti₂AlC increased from 10% to 70%, the relative density reduced from 99.38% to 90.56% and the resistivity increased significantly. Hardness reached the maximum value when Ti₂AlC was at 60% and friction coefficient declined with the increasing of Ti₂AlC. Cu/Ti₂AlC composites, showing good conductivity properties and friction performance. Oxidation resistance enhanced obviously with the content of Ti₂AlC increasing. Cu-60%Ti₂AlC sample possessed optimum thermal shock resistance, and no cracking was found at 600 °C cycled for 10 times and 900 °C cycled for 1 time.     

Influences of Tool Wear on Residual Stress and Fatigue Life of Workpiece in Hard Cutting Process

硬态车削过程刀具磨损对残余应力和工件寿命的影响

岳彩旭,朱磊,冯磊,刘俊,郝胜宇,任广旭

（1. 哈尔滨工程大学 机电工程学院, 哈尔滨 150001;

2. 哈尔滨理工大学 机械与动力工程学院,哈尔滨 150080）

创新点说明：

本文主要研究淬硬钢Cr12MoV车削加工刀具磨损对加工表面残余应力和疲劳寿命的影响,研究结果为实际工况下工件已加工表面应力状态的控制和疲劳性能的控制提供了理论支持。

研究目的：

疲劳在金属零部件所有的失效形式中占有很大比例。特别是轴类零件,由于这类零件大多承受着不同的外载荷甚至多种载荷的交加,这种实际工况下的部件的意外事故多数是由于疲劳失效。由于疲劳失效给国家财产以及人身安全造成了巨大的隐患,因此有效的精确的预测与延长疲劳寿命成为制造工作者的一种使命。

残余应力是影响零部件疲劳性能最关键的因素之一,同时也是作为加工参数与表面性能中连接的桥梁。在传统的研究工作中达成的共识是残余压应力在延迟疲劳裂纹扩展与延长疲劳寿命中起着积极作用,但是没有整体的考虑残余应力的波动性与压应力分布模式在加工参数与疲劳性能中扮演的角色。

故本文主要研究硬态车削过程刀具磨损对残余应力和工件寿命的影响,研究结果为实际工况下工件已加工表面应力状态的控制和疲劳性能的控制提供了理论支持。

研究方法：

（1）采用不同磨损量的PCBN刀具,对淬硬模具钢Cr12MoV硬态车削过程展开实验研究。通过对残余应力离散度进行分析,拟合不同刀具磨损下的离散度指标与分布曲线,进而分析了刀具磨损对已加工表面残余应力分布的影响机制。

（2）结合疲劳力学与数理统计理论建立了应力离散度-疲劳寿命差异的数学模型,对切削后的标准试件进行了旋转弯曲实验研究,通过工件断口形貌和疲劳寿命的研究揭示了刀具磨损这一关键切削条件对工件疲劳寿命的影响。

（3）主要设备或仪器：大连机床厂生产的型号为CK6150的机床、株钻石公司牌号为MVJNR2020K16的PCBN刀具、加拿大PROTO公司的iXRD型X射线衍射应力测试系统和螺旋测微仪。

结果：

（1）残余应力离散度随着刀具磨损的增加而增大;同理,当刀具磨损在一定限度内,残余应力也随着刀具磨损的增加而增大,刀具磨损的增加会引起已加工表面压应力面积的增大和压应力层深度的增加;

（2）提出并建立了应力离散度-疲劳寿命差异数学模型,分析出残余应力引起应力幅值的波动与疲劳呈线性关系,通过疲劳弯曲试验验证了该模型的科学性和准确性。

（3）通过旋转弯曲疲劳断口裂纹特征分析,得到本文试件断口裂纹源区为半圆形,扩展区域类似沙滩粒;并且随着残余压应力面积增大,裂纹扩展距离增大,疲劳寿命越长。

（4）旋转弯曲疲劳实验结果表明刀具磨损量越大,疲劳寿命越长;反之,试件寿命越短。

结论：

（1）当刀具磨损在一定限度内,残余应力离散度和残余应力都随着刀具磨损的增加而增大,并且两者机理相同,主要是因为刀具磨损的增加会引起已加工表面压应力面积的增大和压应力层深度的增加;

（2）旋转弯曲疲劳试件断口的裂纹源区为半圆形,裂纹源区呈现的特点是较为光亮与平滑,这是由于其最先断裂扩展速度较为迟缓。随着旋转弯曲疲劳实验的进行,试件裂纹由裂纹源不断扩展,进而形成扩展速率较慢的裂纹扩展区,这里与裂纹扩展方向垂直的弧形线为该区域的重要标志,因为可以从其形状的变化来观察线端处所受应力的大小和组织形态。

（3）在刀具磨损在合理的范围内,当刀具磨损量增加时,使表面残余压应力面积越大,进而使得疲劳寿命越长;反之,试件寿命越短。为实际工况下工件已加工表面应力状态的控制和疲劳性能的控制提供了理论支持。

关键词：硬态车削,刀具磨损,表面残余应力,残余应力离散度,疲劳寿命

     

棉籽蛋白/聚氨酯复合材料的制备与性能

为了开发棉籽蛋白在材料领域的应用,利用含肽键的棉籽蛋白与含酰胺基的聚氨酯预聚物共混改性反应制备复合材料,来改善棉籽蛋白的力学性能和耐水性,以保持其生物降解性.利用反应挤出技术,将棉籽分离蛋白与聚氨酯预聚物共混挤出,采用热压工艺,制备了聚氨酯预聚物交联的可降解棉籽蛋白复合材料.结果表明,该材料的加工性、力学性能和耐水性优良.随着聚氨酯组分的增加,材料的断裂伸长率增加,耐水性提高,其中,聚氨酯预聚物质量分数为50%的复合材料,其拉伸强度、断裂伸长率和耐水性分别达到7MPa、150%和20%,是优良的可降解韧性复合材料.