陶瓷增強鋁基復合材料加工性能研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展和科技的進步，在航天航空、電子技術以及汽車等眾多領域對材料的使用性能提出了愈來愈多的特殊要求，因而具有眾多優(yōu)良性能的陶瓷增強鋁基復合材料應運而生。但由于陶瓷增強體―這種高硬度增強物質的復合加入，使得該類鋁基復合材料的加工很困難，這已成為阻礙該類復合材料拓展應用范圍的瓶頸問題。
　　 本文以陶瓷增強鋁基復合材料為研究對象，以不同工況下的車削試驗、電加工、摩擦磨損試驗為基礎，采用掃描電鏡、原子力顯微鏡、能譜分析儀、表面

2、輪廓檢測儀等現代材料的檢測和分析手段，對該類材料的部分機械加工性能和某些特種加工進行了試驗研究，主要工作和創(chuàng)新點如下：
　　 (1)采用正交試驗法，研究了幾種陶瓷增強鋁基復合材料的切削力特性。在影響切削力大小的切削用量三要素中，背吃刀量是最顯著的因素，其次是進給量的影響，切削速度的影響最??；發(fā)現采用硬質合金刀具切削時，增強體體積分數存在著某一閾值(如17%-20%)，超過該閾值就會產生背吃刀抗力Fp、進給力Ff大于主切削力Fc的

3、現象；從加工精度和刀具的耐用度考慮，聚晶金剛石PCD刀具是一種最好的切削加工刀具；從經濟性和技術性能考慮，自回轉結構形式的硬質合金刀具是聚晶金剛石PCD刀具很好的替代刀具。
　　 (2)采用正交試驗法，研究了SiCw/Al和SiCp/Al鋁基復合材料的精密加工性能。研究結果表明：在第三切削變形區(qū)的切削變形過程中，碳化硅增強體(SiCw、SiCp)與切削方向之間所處的位相及變形破壞方式對已加工表面的微觀結構和表面粗糙度影響很大，當

4、其處于與切削方向垂直的位相時，容易產生直接切斷方式的破壞變形，所獲得的已加工表面微區(qū)域表面粗糙度值最?。患庸ぷ冑|層基本上可以分三層，顯微硬度最大的部位處于第二層，該層內發(fā)生了增強體的轉動和細化，增強體的轉動和細化可有效增大顯微硬度值。
　　 (3)采用單因素試驗法，研究了碳化硅晶須增強鋁基復合材料的電火花線切割加工性能。研究結果表明：電火花線切割法加工陶瓷增強鋁基復合材料可以獲得較好的加工表面；已加工表面具有“燕窩”狀的復雜結構

5、，其表面粗糙度值是由凹坑、凸緣凸起、二次粘接的鋁基體熔滴、裂紋等結構綜合作用的結果；線切割速度和表面粗糙度與脈沖寬度、脈沖間隔、SiC晶須的體積分數及分布狀態(tài)等密切相關。
　　 (4)采用單因素試驗法，研究了碳化硅晶須增強鋁基復合材料的摩擦磨損性能。研究結果表明：碳化硅增強鋁基復合材料比鋁基體材料具有更好的耐磨性，機理是復合材料中的陶瓷增強體承擔了大部分的磨損載荷。所建立的復合材料磨損率模型―多元非線性方程可以進行試驗預測，實例