金属基复合材料SiCp/Al的振动切削特性研究

通过试验研究了普通和超声切削新型颗粒增强金属基复合材料SiCp/Al的切削特性,得到了超声振动切削该新材料的切屑形态、切屑变形系数、剪切角和表面残余应力的变化规律,研究表明金属基复合材料的切削过程不完全是塑性材料的切削过程,而是有些类似脆性材料的破坏形式,超声振动切削复合材料和振动切削其他塑性材料的规律较为相似,但由于材料本身的结构特点,形成的切屑仍属于塑性和半塑性的节状切屑,此外振动切削的切向残余压应力较普通切削大,在试验的切深下,残余压应力随切削深度的变化不显著.     

超声振动切削SiCP/Al复合材料的刀具磨损形态研究

在超声和普通切削方式下对YG6、PCD刀具切削SiCP/Al复合材料时的刀具磨损形态进行了试验研究,试验发现其磨损形态主要表现为前刀面磨损、后刀面磨损和刀具破损。切削路程较短时,在两种切削方式下YG6前刀面均未见有明显的月牙洼磨损,YG6刀具的后刀面靠近刀尖部位的磨损形态呈倒三角形;而PCD刀具没有发现明显的磨损,但刀尖发生了严重的崩碎现象。     

超声辅助切削SiCp/Al复合材料棱边缺陷有限元仿真研究

对超声辅助切削SiCp/Al复合材料棱边缺陷进行了有限元仿真研究,分析了超声激励方式、切削参数对SiCp/Al复合材料棱边缺陷的影响。结果表明:相比于普通切削,超声辅助切削改善其棱边缺陷,其中刀具Y方向振动方式切削显著减小棱边缺陷,次之为椭圆振动方式切削和X方向振动方式切削;超声辅助切削时,大切深不利于形成优良的棱边质量;刀具Y方向振动方式切削下,小范围变化的前角对棱边缺陷几乎没有影响,而X方向振动方式切削下,刀具前刀面的磨损会导致棱边缺陷更加严重。     

SiCp增强Al基复合材料浸润性的研究

利用半固态熔铸法制备ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料,探讨了在空气中将ＳｉＣｐ加入（纯Ａｌ＋添加剂）合金中时,ＳｉＣｐ的加入量、搅拌温度、浇注温度等因素对复合制备工艺的影响。结果表明,叶片在三层以上的搅拌器,以适当速度搅拌熔体时,可增加ＳｉＣｐ在体中的熔入量,且浸润性较好,分布均匀。     

SiCp/Al复合材料的制备方法及研究方向

SiCp/Al是颗粒增强铝基复合材料中研究较多、应用较广泛的一种。文中综述了SiCp/Al复合材料的制备方法,并简述了今后的研究方向。     

SiCw/6061Al复合材料的切削机理研究

用挤压铸造(Squeeze casting)法制造了晶须体积含量为20%的碳化硅晶须增强6061铝合金(SiCw/6061A1)复合材料,分析了SiCw/6061A1复合材料的塑性变形特点,提出了SiCw/6061A1复合材料切削过程材料去除机制和切削表面残余应力形成机理。     

切削SiCp/Al复合材料三相摩擦系数建模与模拟

为解决SiCp/Al复合材料切削力准确预测的问题,本文采用理论建模、有限元模拟和实验研究相结合的方法,研究了SiCp/Al复合材料切削过程中刀-屑接触摩擦状态。考虑基体材料与刀具接触摩擦、Si C颗粒的两体滑动摩擦和Si C颗粒的三体滚动摩擦对SiCp/Al复合材料刀-屑接触状态的影响,提出了SiCp/Al复合材料刀-屑接触三相摩擦系数模型。建立了SiCp/Al复合材料多颗粒随机分布模型,并基于刀-屑接触三相摩擦系数模型进行了SiCp/Al复合材料切削有限元模拟以及实验研究。结果表明:采用基于刀-屑接触三相摩擦系数模型进行SiCp/Al复合材料切削过程模拟,能够较准确地预测SiCp/Al复合材料的去除过程、切屑形成、刀具与颗粒之间的相互作用以及切削力。     

超声振动金刚石切削黑色金属研究

叙述了超声振动金刚石切削黑色金属的实验结果，并分析了超声振动金刚石切削黑色金属的机理与可行性，结果表明，在切削速度方向对刀具施加４０ｋＨｚ的振动，解决了金刚石的严重磨损问题并获得了超精密加工表面。     

基于单颗磨粒划切试验的SiCp/Al复合材料表面去除机理研究

碳化硅颗粒增强铝基（SiCp/Al）复合材料中含有不规则碳化硅颗粒使得材料内部形成大量非理想截面,为材料表面的有效去除带来困难. 为了揭示材料去除机理,进行SiCp/Al 复合材料单颗磨粒变切深划切的表面去除仿真分析和试验验证. 研究结果表明,界面破坏对表面创成有重要影响,存在铝合金基体撕裂、界面分离,碳化硅颗粒裸露、裂纹扩展、破碎脱落、压入铝合金基体、碎片滑擦材料表面等去除过程,碳化硅颗粒中部大面积破碎脱落形成凹坑,并在刀具推挤作用下对材料进行二次切削,使铝合金基体表面形成非连续裂纹. SiCp/Al复合材料中由于铝合金基体的存在,实际划切深度小于名义切削深度. 研究可以为SiCp/Al复合材料去除机理与加工研究提供一定借鉴.     

超声振动铣削运动学及其对切削力的影响

为了改善微细铣削的加工条件,研究了利用超声振动辅助微细铣削对切削力的影响.基于对刀具轨迹的运动学分析,讨论了利用超声振动辅助微细铣削时实现刀具-工件分离的必要参数条件,以2A12为实验工件材料,通过超声振子带动工件沿进给方向进行超声振动,并采用多组参数进行了铣槽实验.实验结果分析表明,采用合理的切削及振动参数配比,进给方向超声振动辅助微细铣削可改变刀具-工件的相对运动方式,实现分离型断续铣削,可获得近似脉冲状切削力并有效减小切削力的均值,选择合理的振幅可明显减小进给方向切削分力峰值.     

超声振动高速铣削SiCp/Al复合材料的切削力及刀具磨损特性

颗粒增强铝基复合材料由于其优异的性能,在航空、航天及军事等领域得到广泛应用,但材料的难加工特性限制其进一步应用.采用超声高速铣削对高体分SiC颗粒增强铝基复合材料进行了实验研究,研究了超声切削参数对铣削力的影响,分析了超声加工时的刀具磨损情况和机理.研究发现采用超声铣削可以有效地减小切削力,得出了超声加工SiC颗粒增强铝基复合材料的合理切削用量.同时,超声铣削很大程度上降低了磨料磨损和粘结磨损,提高了刀具的使用寿命.     

单晶锗微结构的超声振动辅助微切削加工

为解决单晶锗微结构元件超精密金刚石切削加工的技术难题,提出采用超声振动辅助切削技术提高单晶锗的临界未变形切屑厚度,并推导了微结构切削中切屑厚度的理论计算公式. 进行微圆弧金刚石刀具的振动辅助微切削实验,研究临界未变形切屑厚度随振幅的变化规律,分析微槽表面加工质量和切屑形貌等. 分析4.5 μm和10.0 μm深的十字槽、矩形凸台等微结构的加工质量,针对微槽边缘的加工损伤问题,采用“切深递减”同时结合横向进给的工艺方法. 实验结果表明:微槽切削中切削深度的理论计算值存在较大的误差,应选用直接测量法;振动辅助切削的临界未变形切屑厚度随着振幅的增加而增大,最高达到了704 nm,是普通切削深度的5.2倍. 与普通切削相比,振动辅助加工可以在一定程度上降低微槽表面粗糙度. 采用振动辅助微切削技术能够在大切深条件下加工出具有较高表面质量和轮廓精度的微结构,能够有效解决微槽侧面加工损伤问题,微槽表面粗糙度R_a值低至3.09 nm.     

SAPMAC法蓝宝石单晶的生长、检测与超声震动加工

分析SAPMAC法生长大尺寸蓝宝石晶体的工艺技术,并对制备的晶体质量进行了检测与分析.研究结果表明:采用SAPMAC法生长的蓝宝石晶体结构完整,FHWM值很小,只有11arcsec;缺陷密度在102/cm2水平,纯度高于99.995%,常温下晶体在3～5μm波段红外透过率高于85%;用超声振动加工技术对大尺寸蓝宝石单晶进行加工,设计了专用金刚石磨削复合刀具,提高了加工效率.     

Diffusion welding of SiCp/2014Al composites using Ni as interlayer

SiCp/2014Al composites were bonded with the vacuum diffusion welding technique using Ni as the interlayer metal. Ni and Al were interdiffused and there were intermetallic compounds formed in the inter transition layer, which was composed of Ni3Al//NiAl//NiAl3. The relation between the diffusion distance and the element concentration was calculated according to Fick＇s second law. The relations of the diffusion concentration and the diffusion welding technique parameters were calculated.