TiB2復合TiC基金屬陶瓷刀具的研制及其切削性能研究.pdf

1、TiC基金屬陶瓷是一種較有發(fā)展前途的刀具材料，但目前對該材料的研究僅能提高其單一力學性能指標，而缺少提高其綜合性能的方法。
　　本文根據復合陶瓷刀具材料的設計原則進行材料組分設計，采用真空熱壓燒結工藝研制成功了兩種新型的TiC-TiB2金屬陶瓷刀具材料，既具有高的硬度，又同時具備較高的抗彎強度和斷裂韌度;揭示了在服役切削條件下該刀具材料的高溫性能演變規(guī)律，探討了新型刀具在切削不銹鋼時的切削性能和刀具失效機理。本文的研究成果將為新型

2、陶瓷刀具材料的研發(fā)和金屬陶瓷刀具的推廣應用提供理論和應用基礎。
　　優(yōu)化了TiC-TiB2金屬陶瓷刀具材料中燒結助劑Ni和Ni-Mo的含量。研究表明，添加5wt％Ni(TBN5)或添加4.45wt％Ni+3.55wt％Mo(TBNM8)時刀具材料具有較高的力學性能和微小均勻的微觀組織。優(yōu)化了TBN5和TBNM8金屬陶瓷刀具的保溫階段、升溫速率、燒結溫度和保溫時間。研究表明，在兩段式保溫、升溫速率為50℃/min、燒結溫度為1450

3、℃、保溫時間為30min和燒結壓力為32MPa的工藝條件下制備的TBN5和TBNM8的綜合力學性能最優(yōu)，其抗彎強度分別為932.3±70MPa、921.2±140MPa，維氏硬度分別為20.14±1.1GPa、22.4±1.0GPa，斷裂韌度分別為6.86±0.60MPa·m1/2、7.18±0.5MPa·m1/2。結合微觀組織分析其增韌補強機理主要源于沿晶/穿晶混合斷裂模式下引起的裂紋偏轉、裂紋橋聯(lián)、裂紋分叉等。
　　研究了新型

4、金屬陶瓷刀具材料TBN5和TBNM8的高溫力學性能，揭示了金屬陶瓷刀具材料的高溫抗彎強度和斷裂韌度隨溫度變化的規(guī)律。結果表明，隨著溫度的升高，TBN5和TBNM8的抗彎強度逐漸降低，而斷裂韌度先升高而后降低。在1000℃時，TBN5和TBNM8的抗彎強度仍能保持高于400MPa，斷裂韌度高于6MPa·m1/2，表明TBN5和TBNM8具有較優(yōu)的高溫力學性能，適用于切削難加工材料用切削刀具。
　　分別研究了新型金屬陶瓷刀具TBN5和

5、TBNM8連續(xù)干切削、濕切削馬氏體不銹鋼17-4PH和奧氏體不銹鋼321時的切削性能，并與商業(yè)化陶瓷刀具LT55進行了對比。結果表明，在濕式連續(xù)切削條件下，兩種新型金屬陶瓷刀具與馬氏體不銹鋼17-4PH的匹配性較優(yōu)，刀具的失效形式是前刀面微崩落和后刀面磨損，刀具的主要磨損機理是擴散磨損、粘結磨損和氧化磨損。在干式連續(xù)切削條件下，兩種新型金屬陶瓷刀具與馬氏體不銹鋼17-4PH的匹配性較差，刀具壽命較短;刀具的失效形式是前刀面破損、后刀面磨