微织构Al_2O_3-TiC陶瓷刀具切削性能仿真研究

前刀面有微织构的刀具与无织构刀具的切削性能不同。为了研究Al_2O_3-Ti C陶瓷刀具前刀面凹坑微织构分布对刀具切削性能的影响,使用ABAQUS对陶瓷刀具进行三维建模,将模型导入有限元分析软件Advantedge中,在相同条件下,对无微织构和有微织构刀具进行三维切削仿真,对比其切削力、切削温度及应力分布,结果表明,具有特定凹坑微织构参数的Al_2O_3-Ti C刀具在切削过程中可降低切削力,改善温度和应力分布。     

涂层Si_3N_4陶瓷刀具切削性能研究

研究了不同切削参数对TiN+Al2O3涂层氮化硅陶瓷刀具切削灰铸铁的切削性能的影响,使用工具显微镜、SEM/EDS手段分析了涂层氮化硅刀具的磨损机理,实验还采用相同基体氮化硅陶瓷刀具做了对比分析。研究结果显示TiN+Al2O3涂层氮化硅刀具可以承受比较大的切削用量,对提高加工效率有重大意义;还发现涂层氮化硅陶瓷刀具主要失效形式为磨粒磨损,粘结磨损,在较高切削速度条件下前刀面还会出现因化学磨损形成的月牙洼。     

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。     

Al_2O_3-20%TiB_2/Al_2O_3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具的切削性能

以Al2O3为基体,以TiB2和TiC为增强相,通过粉末叠层以及热压烧结工艺制备了Al2O3-20%TiB2/Al2O3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具材料,对其抗弯强度与断裂韧度进行了测试,采用该材料刀具对淬火45钢进行高速切削试验,并与Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的切削性能进行了对比。结果表明:对称型叠层陶瓷刀具材料的抗弯强度和断裂韧度分别为651 MPa和4.59 MPa·m1/2,比Al2O3-20%TiC陶瓷的分别提高了11 MPa和0.59 MPa·m1/2;对称型叠层陶瓷刀具的切削力和磨损均较小,切削性能明显优于Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的。     

多孔金属结合剂金刚石砂轮磨削Al_2O_3陶瓷试验

根据多孔金属结合剂砂轮的优点,以人造金刚石、铁粉、镍铬合金钎料和造孔剂为原料,采用真空高温松装烧结工艺,制备一种多孔金属结合剂金刚石砂轮。通过一系列试验研究磨削时砂轮受力、比磨削能和磨削后陶瓷表面粗糙度在小切深快进给和大切深缓进给两种磨削条件下的变化规律,为多孔金属结合剂金刚石砂轮的使用提供试验数据。     

Al_2O_3-TiB_2陶瓷刀具材料的特性及其应用

Al_2O_3-TiB_2陶瓷刀具材料具有一系列优异性能,其硬度、韧性、导热性和耐磨性等均优于目前正在广泛使用的Al_2O_3-TiC、Al_2O_3-TiN陶瓷刀具材料。本文概述了这种陶瓷刀具材料的特性和应用情况;并对山东工业大学研制成功的牌号为LP1的Al_2O_3-TiB_2陶瓷刀具材料做了介绍。     

Al_2O_3/TiC陶瓷材料铣削加工的离散元模拟和试验分析

针对Al_2O_3/TiC陶瓷材料铣削过程,采用离散元模拟软件PFC3D建立离散元模型,模拟裂纹的扩展情况,得到不同进给速度、铣削深度、铣刀球头直径下的铣削力图线以及裂纹数,并优化加工参数。通过铣削试验验证离散元模拟结果的正确性。基于模拟结果与试验结果相一致,得到不同铣削参数与铣削力、陶瓷材料裂纹数之间的变化规律:随进给速度增大,铣削力随之增大,裂纹数先减小后增大;随切削深度增大,铣削力与裂纹数增大;铣刀球头直径增大,铣削力变化不大,裂纹数随球头直径的增大而增大。     

气－固反应制备超细Al_2O_3陶瓷粉

用固定床研究铵明矾的氨分解过程的动力学行为，变量包括气流速度、颗粒尺寸和温度，讨论过程的控制步骤，寻找该反应的动力学模型，并对模型参数进行估算，进而求得该反应的表观反应速率常数和表观活化能。提出了一种能适用于工业生产的气一固反应装置，可达到连续操作，减少外扩散传质阻力，增大气团接触面积，减少床层内物料的温差，使反应均匀，颗粒直径均匀的要求。     

Al2O3陶瓷刀具材料的研究和发展

系统，全面地介绍了Ａｌ２Ｏ３恣刀具的种类，应用，综述了Ａｌ２Ｏ３陶瓷刀具材料的各种增韧手段和增韧机制。指出了该材料研究发展过程存在的一些问题。     

表面微织构Al_2O_3-TiC陶瓷刀具的切削性能研究

研究了不同形状和不同结构尺寸的表面微织构陶瓷刀具切削45#淬火钢后,陶瓷刀具的前刀面月牙洼磨损形貌和后刀面磨损量,进而分析表面微织构对陶瓷刀具的作用机理和不同表面微织构的影响。其中,分别针对无微织构和三种不同形状,不同深度、宽度和间距的表面微织构陶瓷刀具做了单因素切削实验。实验结果表明,具有表面微织构的陶瓷刀具切削性能优于无微织构陶瓷刀具,过大的深度、宽度和间距反而不利于刀具前刀面的减摩。刀具表面微织构深度为10μm、宽度为25μm、间距为50μm时,与切削刃平行的横向微织构陶瓷刀具的切削性能最好,即该表面微织构的减摩效果最明显。     

一种Al2O3基陶瓷刀具的切削性能研究

采用热压工艺制备了一种Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具材料,对其进行了切削性能试验,分析了其切削磨损机理并比较了三种陶瓷刀具的切削性能。试验结果表明,在切削淬硬45^#钢和铸铁时,Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具的耐磨性与Al2O3／TiC陶瓷刀具接近,但明显高于Al2O3／TiC／CaF2自润滑陶瓷刀具;Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具的后刀面磨损量随切削速度和背吃刀量的增加而增大。SEM分析发现,在切削淬硬45^#钢和铸铁时Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具后刀面主要磨损形式为磨粒磨损。     

基于微波烧结工艺的氧化铝基陶瓷刀具的研究

采用微波烧结的方法制备了Al_2O_3/TiC陶瓷刀具材料,研究了TiC含量和烧结温度对氧化铝基陶瓷刀具材料力学性能和微观组织的影响。结果表明,在烧结温度为1 700℃,TiC的含量为30%时,刀具材料具有最好的综合力学性能,其维氏硬度和断裂韧度分别为20.46GPa和4.90 MPa·m~(1/2)。微观组织分析可知,TiC可钉扎于材料晶界处,适量的TiC颗粒可改善材料的组织均匀性,提高刀具的力学性能。     

Synergistically Toughening Effect of SiC Whiskers and Nanoparticles in Al_2O_3-based Composite Ceramic Cutting Tool Material

In recent decades, many additives with different characteristics have been applied to strengthen and toughen Al_2O_3-based ceramic cutting tool materials. Among them, SiC whiskers and SiC nanoparticles showed excellent performance in improving the material properties. While no attempts have been made to add SiC whiskers and SiC nanoparticles together into the ceramic matrix and the synergistically toughening effects of them have not been studied. An Al_2O_3-SiC_w-SiC_(np) advanced ceramic cutting tool material is fabricated by adding both one-dimensional SiC whiskers and zero-dimensional SiC nanoparticles into the Al_2O_3 matrix with an effective dispersing and mixing process. The composites with 25 vol% SiC whiskers and 25 vol% SiC nanoparticles alone are also investegated for comparison purposes. Results show that the Al_2O_3-SiC_w-SiC_(np) composite with both 20 vol% SiC whiskers and 5 vol% SiC nanoparticles additives have much improved mechanical properties. The flexural strength of Al_2O_3-SiC_w-SiC_(np) is 730±95 MPa and fracture toughness is 5.6±0.6 MPa·m~(1/2). The toughening and strengthening mechanisms of SiC whiskers and nanoparticles are studied when they are added either individually or in combination. It is indicated that when SiC whiskers and nanoparticles are added together, the grains are further refined and homogenized, so that the microstructure and fracture mode ratio is modified. The SiC nanoparticles are found helpful to enhance the toughening effects of the SiC whiskers. The proposed research helps to enrich the types of ceramic cutting tool and is benefit to expand the application range of ceramic cutting tool.     

Al2O3/TiC陶瓷材料超声辅助微磨削的磨削力试验研究

基于超声辅助微磨削加工对Al_2O_3/TiC陶瓷材料进行微磨削试验,并与传统微磨削技术进行对比。利用单因素分析法研究Al_2O_3/TiC陶瓷材料的磨削力随超声振幅、磨削砂轮转速、磨削深度、进给速度等工艺参数的变化规律,为提高加工质量和合理选择加工参数提供依据。结果表明:超声波辅助微磨削试验获得了不同磨削参数下磨削力的变化规律,磨削力随超声波振幅、主轴转速的增大而减小,随磨削深度、工件进给速度的增大而增大;在相同工艺参数下,相比传统微磨削加工,超声辅助微磨削Al_2O_3/TiC陶瓷材料可以有效降低磨削力;在保证工件加工表面质量的前提下,超声辅助微磨削加工可以采用较大的磨削深度和磨削速度,有助于提高材料的去除率和加工效率,试验还得出加工Al_2O_3/TiC陶瓷材料的最优参数组合。     

Al2O3-SiCw-SiCnp复合陶瓷刀具材料粉体的分散混合工艺研究

一维材料SiC晶须(SiC_w)具有高弹性模量和高抗拉强度等优良特性,常用作陶瓷刀具材料的增韧补强相,但极易产生缠绕和团聚。针对Al_2O_3-SiC_w-SiC_(np)复合陶瓷刀具粉体,分别使用添加CMC为分散剂的蒸馏水介质、单纯的乙醇介质以及添加聚乙二醇为分散剂的乙醇介质对复合粉体进行了分散,通过超声振动、机械搅拌和球磨加以混合。对分散混合后的复合陶瓷粉体的微观形貌进行观察,并对烧结后的刀具材料的力学性能进行对比研究。结果表明,当采用乙醇为分散介质、聚乙二醇为分散剂时,复合陶瓷粉体的分散效果最佳,其机理在于聚乙二醇在乙醇介质中通过空间位阻稳定机制使SiC晶须吸附在其分子链的锚固基团上,防止SiC晶须发生团聚缠绕和重力沉淀。良好的粉体分散效果有助于提高刀具材料的烧结致密度,促进SiC晶须优良性能的充分发挥,提高刀具材料的综合力学性能。     

Al2O3/TiC纳米复合刀具材料的制备及切削性能研究

采用热压烧结工艺 ,成功制备 Al2 O3/Ti C纳米复合刀具材料。与同组分的微米级刀具材料 ( L T5 5 )相比 ,纳米复合刀具材料的抗弯强度( 1 0 5 0 MPa)和断裂韧性 ( 8.9MPa· m1/2 )有很大提高。切削性能实验表明 ,在连续车削淬火钢和铸铁时 ,纳米复合刀具材料的耐磨性能是 LT5 5的两倍 ,其断续切削淬火钢的能力也大幅度提高。但是 ,当连续车削淬火钢的速度达到 1 60 m/min时 ,纳米复合刀具材料的切削性能反而不如 L T5 5。     

ZrO_2/Al_2O_3陶瓷刀具材料的增韧补强机理分析

分析了ZrO_2/Al_2O_3的增韧补强机理,ZrO2的相变增韧主要是由应力诱导相变、微裂纹和残余应力增韧综合作用实现的。研究表明,Al2O3颗粒对3Y-PSZ有增韧和补强的双重作用,并从热膨胀系数和弹性模量两方面分别对增韧和补强作用进行了理论分析。证实了相变增韧和颗粒弥散增韧的协同效应。