Al2O3-TiB2-CaF2自潤滑陶瓷刀具的研究.pdf

1、本文提出在自潤滑陶瓷刀具設計中，將添加固體潤滑劑潤滑與原位反應潤滑兩種潤滑方式相結(jié)合。以Al2O3為基體，TiB2為增強相，CaF2為固體潤滑劑，制備出2322AlO/TiB/CaF（ABF）自潤滑陶瓷刀具。其中CaF2在較寬溫度范圍內(nèi)具有潤滑效果，TiB2在高溫時會發(fā)生氧化還原反應生成具有潤滑效果的TiO2、B2O3。結(jié)合兩種潤滑方式，提高刀具在切削加工時的總體潤滑性能。
　　確定自潤滑陶瓷刀具材料總體設計思路，選擇合適的材料體

2、系，計算、分析材料體系中各成分物理、化學相容性。用吉布斯自由能函數(shù)法從理論上計算、分析各組分是否會在真空燒結(jié)過程中發(fā)生化學反應，最終通過XRD圖譜進行分析驗證。
　　經(jīng)過球磨、干燥、冷壓成型、真空燒結(jié)等一系列工藝成功制備出ABF自潤滑陶瓷材料，對其進行力學性能檢測，確定材料體系中各組分的含量：232AlO：TiB=7:3，CaF25wt％，真空燒結(jié)工藝：燒結(jié)溫度為1700℃，保溫時間為20min，燒結(jié)壓力為30MPa。制備出的AB

3、F自潤滑陶瓷材料各項力學性能較好，其相對密度、維氏硬度、抗彎強度、斷裂韌性分別達到了96.5%、16.4GPa、685MPa、3.7MPa·m1/2。觀察其表面與斷口微觀結(jié)構(gòu)，其致密性好、孔洞少，斷裂形式屬于穿晶斷裂與沿晶斷裂的混合。
　　通過與硬質(zhì)合金球（YG6X）采用球盤配副方式進行摩擦磨損試驗，研究結(jié)果表明：隨著CaF2含量、試驗過程中載荷、速度的增加其摩擦系數(shù)呈現(xiàn)下降的趨勢。觀察其摩擦磨損形貌，發(fā)現(xiàn)潤滑膜形成是摩擦系數(shù)下降