納米復(fù)合陶瓷刀具材料微觀組織相場法模擬研究.pdf

1、陶瓷刀具以其優(yōu)異的耐熱性、耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性,在高速切削和切削難加工材料領(lǐng)域顯示出傳統(tǒng)刀具無法比擬的優(yōu)勢。但是陶瓷刀具材料大多是采用“試湊法”研制,研制周期長,成本高。通過計算機(jī)模擬的方法對納米陶瓷刀具材料微觀組織進(jìn)行研究,可以指導(dǎo)納米陶瓷刀具材料的研發(fā),縮短其研發(fā)周期。相場法模擬已成為國內(nèi)外研究微觀組織的熱點(diǎn)內(nèi)容之一。因此本文采用相場法對納米復(fù)合陶瓷刀具材料微觀組織演變過程進(jìn)行模擬研究。
　　 本文在分析晶粒生長理論的基礎(chǔ)上,

2、建立了陶瓷刀具材料微觀組織相場法模擬模型,基于微軟公司開發(fā)的VisuaI C++6.0甲臺,利用C++編程語言和OpenGL圖形接口,自主開發(fā)了陶瓷刀具材料微觀組織相場法模擬軟件。該軟件實(shí)現(xiàn)了陶瓷刀具材料燒結(jié)過程中微觀組織演變過程的模擬,可輸出任意時刻的二維模擬結(jié)果和模擬數(shù)據(jù)。
　　 建立了無缺陷單相陶瓷刀具材料微觀組織相場法模擬模型,分析了模擬時間和燒結(jié)溫度對陶瓷刀具材料晶粒生長的影響規(guī)律。結(jié)果表明,隨著模擬時間的增長,平均晶

3、粒半徑呈拋物線規(guī)律不斷增大;隨燒結(jié)溫度的升高,晶粒生長速率和平均晶粒半徑增大。
　　 建立了無缺陷復(fù)相陶瓷刀具材料微觀組織相場法模擬模型。模擬結(jié)果表明,隨著第二相晶粒體積分?jǐn)?shù)的增大,平均晶粒面積減小,材料內(nèi)晶粒尺寸分布趨于均勻,晶粒分布趨近于理想三叉晶粒;隨著納米第二相晶粒含量的增加,對基體相的釘扎作用增強(qiáng),納米相含量高的基體相晶粒比較小,納米相起到了細(xì)化晶粒的作用。第二相晶粒半徑越小,其對基體晶粒生長的阻礙作用越強(qiáng)。
　

4、　 建立了含有氣孔的單相陶瓷刀具材料微觀組織相場法模擬模型,模擬結(jié)果表明,氣孔對基體相晶粒長大具有明顯的阻礙作用,在相同的模擬時間下,不含氣孔時陶瓷刀具材料的平均晶粒半徑大于含有氣孔時陶瓷刀具材料的平均晶粒半徑。建立了含有氣孔的復(fù)相陶瓷刀具材料微觀組織相場法模擬模型,模擬結(jié)果表明,由于復(fù)相陶瓷刀具材料中晶粒的生長同時受到第二相晶粒和氣孔的阻礙作用,故其晶粒生長速率比單相陶瓷刀具材料的晶粒生長速率慢。隨著模擬時間的增加,當(dāng)材料致密度較高