Al2O3-TiC原位成型微織構(gòu)陶瓷刀具試驗研究.pdf

1、關(guān)于微織構(gòu)陶瓷刀具的研究有很多，其目的主要是實現(xiàn)陶瓷刀具在切削過程中的減磨耐磨作用。但是大多數(shù)對于微織構(gòu)刀具的加工都采用先制備刀具，再利用激光加工、電火花加工等在刀具表面加工微織構(gòu)的方法來實現(xiàn)，需要添加固體潤滑劑時再在微織構(gòu)內(nèi)手工涂覆填充，制備工藝復(fù)雜。本文采用原位成型的方法，將高純石墨加工成微織構(gòu)凸模，同時進(jìn)行陶瓷粉體的制備，將制備好的凸模和粉體冷壓之后進(jìn)行熱壓燒結(jié)，使微織構(gòu)置入到陶瓷材料中，經(jīng)后期處理制備出原位成型微織構(gòu)陶瓷刀具。<

2、br>　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，采用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的TiC，在不同燒結(jié)溫度下熱壓燒結(jié)，制成 Al2O3-TiC陶瓷試樣，測試其力學(xué)性能，得到力學(xué)性能較好的一組材料，確定材料組分為TiC質(zhì)量分?jǐn)?shù)25％，燒結(jié)溫度1600℃。得到的硬度、斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度值分別為16.97GPa、7.31MPa·m1/2和489.7MPa。⑵設(shè)計并制備不同形貌的微織構(gòu)凸模，熱壓燒結(jié)得到七種不同微織構(gòu)形貌的Al2O3-TiC陶瓷試樣，

3、并測試其力學(xué)性能，與無織構(gòu)Al2O3-TiC陶瓷試樣進(jìn)行比較，研究表明：微織構(gòu)間距由0增加到200μm時，各項力學(xué)性能數(shù)值逐漸提高，在間距200μm處達(dá)到最大值，復(fù)合材料硬度、斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度值分別為17.14GPa、7.41MPa·m1/2和512MPa。當(dāng)微織構(gòu)間距繼續(xù)增加時，各項力學(xué)性能數(shù)值有下降的趨勢。⑶對七種不同微織構(gòu)形貌的Al2O3-TiC陶瓷試樣進(jìn)行摩擦磨損試驗，研究微織構(gòu)寬度和間距隨轉(zhuǎn)速和載荷的變化情況以及材料磨損形式

4、。結(jié)果表明：當(dāng)載荷為30N，轉(zhuǎn)速為100r/min時，間距變化的微織構(gòu)Al2O3-TiC陶瓷試樣更容易獲得較低的摩擦系數(shù)，且當(dāng)微織構(gòu)間距為0.2mm時摩擦系數(shù)最低，為0.37。無織構(gòu)試樣磨損形式主要是黏結(jié)磨損，微織構(gòu) Al2O3-TiC陶瓷試樣主要是黏結(jié)磨損和磨粒磨損。當(dāng)載荷為110N，轉(zhuǎn)速為80r/min時，寬度變化的微織構(gòu)Al2O3-TiC陶瓷試樣更容易獲得較低的摩擦系數(shù)，且當(dāng)微織構(gòu)寬度為0.15mm時摩擦系數(shù)最低，為0.4457。

5、無織構(gòu)試樣磨損形式主要是黏結(jié)磨損，微織構(gòu)Al2O3-TiC陶瓷試樣主要是磨粒磨損和脆性斷裂。⑷設(shè)計并制備五種不同微織構(gòu)形貌的Al2O3-TiC陶瓷刀具進(jìn)行切削試驗，研究切削力、切削溫度、前刀面摩擦系數(shù)，表面粗糙度、切屑形態(tài)以及前刀面的磨損形貌，結(jié)果表明：微織構(gòu) Al2O3-TiC陶瓷刀具的切削力和切削溫度普遍比無織構(gòu)刀具低；前刀面摩擦系數(shù)最低的是微織構(gòu)間距、寬度和高度均為0.1mm的微織構(gòu)Al2O3-TiC陶瓷刀具，平均值為0.339；