納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具的研制及其切削性能研究.pdf

1、本文針對(duì)現(xiàn)有的自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料不能合理兼顧減摩性能和耐磨性能的難題，將納微米復(fù)合與梯度復(fù)合的設(shè)計(jì)思想同時(shí)引入自潤(rùn)滑陶瓷刀具的研制過(guò)程，設(shè)計(jì)出一種新型納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料。以納米TiB2和微米TiB2為基體，WC為增強(qiáng)相，h-BN為固體潤(rùn)滑劑，成功研制了TiB2/WC/h-BN納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料，并對(duì)刀具材料的組分、梯度分布、微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能及其切削性能進(jìn)行了研究。
　　采用濕法分散混料、逐層裝料、真空

2、熱壓燒結(jié)工藝制備TiB2/WC/h-BN納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料。納微米復(fù)合技術(shù)與固體潤(rùn)滑劑的梯度復(fù)合技術(shù)可以有效地提高自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料的力學(xué)性能，與均質(zhì)TiB2/WC/h-BN微米自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料相比，TiB2/WC/h-BN納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料的抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性和硬度分別提高了15.8％、6.7%和11.1%。納米TiB2的添加，細(xì)化了納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料的晶粒。
　　系統(tǒng)研究了層數(shù)和組分

3、分布指數(shù)n對(duì)納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料力學(xué)性能的影響：當(dāng)組分分布指數(shù)n為1.1時(shí)，隨著層數(shù)的增加，納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料的抗彎強(qiáng)度和硬度逐漸降低；其斷裂韌性隨著層數(shù)的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)層數(shù)為5層時(shí)，隨著組成組分分布指數(shù)n的增加，納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料的力學(xué)性能呈先增加后降低的趨勢(shì)。納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料最優(yōu)抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性和硬度分別為791MPa、4.91MPa·m1/2和16GPa。

4、r>　　觀察并分析了納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料橫剖面及抗彎斷口的顯微結(jié)構(gòu)，研究了納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料的增韌機(jī)理，其增韌機(jī)理主要包括穿晶/沿晶斷裂的混合型模式、裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋橋聯(lián)、裂紋分支等。
　　對(duì)納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料中的殘余應(yīng)力進(jìn)行了研究，殘余應(yīng)力關(guān)于中間層呈對(duì)稱分布，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，表面存在殘余壓應(yīng)力，在進(jìn)行切削實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以抵消的部分切削力，有利于提高刀具的切削性能。
　　研究分析了

5、連續(xù)切削45鋼和鑄鐵時(shí)納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具的磨損機(jī)理，TN1刀具和TN2刀具的磨損機(jī)理為磨粒磨損和粘結(jié)磨損；分析了切削速度對(duì)刀具后刀面磨損量和刀具壽命的影響，納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具的磨損量隨切削速度的增大而增大，隨著切削速度的增加，TN1與TN2刀具的刀具壽命呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。分析了自潤(rùn)滑膜的演變規(guī)律，自潤(rùn)滑膜經(jīng)過(guò)了生成、損壞、脫落和再生等幾個(gè)循環(huán)過(guò)程，因此納微米復(fù)合梯度自潤(rùn)滑陶瓷刀具在其生命周期內(nèi)始終具有自潤(rùn)滑效果