Al2O3-TiB2-CaF2自潤(rùn)滑陶瓷刀具的研究.pdf

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

2、系，計(jì)算、分析材料體系中各成分物理、化學(xué)相容性。用吉布斯自由能函數(shù)法從理論上計(jì)算、分析各組分是否會(huì)在真空燒結(jié)過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終通過XRD圖譜進(jìn)行分析驗(yàn)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(rùn)滑陶瓷材料，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，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(shí)間為20min，燒結(jié)壓力為30MPa。制備出的AB

3、F自潤(rùn)滑陶瓷材料各項(xiàng)力學(xué)性能較好，其相對(duì)密度、維氏硬度、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性分別達(dá)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(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，研究結(jié)果表明：隨著CaF2含量、試驗(yàn)過程中載荷、速度的增加其摩擦系數(shù)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。觀察其摩擦磨損形貌，發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑膜形成是摩擦系數(shù)下降