基于机械干态颗粒涂层技术制备cBN@TiN粉体

采用机械干态颗粒涂层技术分别制备了cBN@TiO_(2)(TiO_(2)包覆立方氮化硼)粉体和cBN@(TiO_(2)+C)(TiO_(2)+碳包覆立方氮化硼)粉体,然后在1600℃、N_(2)气氛下进行高温热处理制备cBN@TiN(TiN包覆立方氮化硼)粉体,研究了高温热处理前后粉体的物相组成与微观形貌以及高温反应机理。结果表明:机械干态颗粒涂层技术可以使纳米TiO_(2)和纳米TiO_(2)+C颗粒均匀包裹在cBN颗粒表面。在高温热处理过程中,TiO_(2)与cBN反应生成液相B_(2)O_(3),促进了cBN相变成六方氮化硼(hBN),cBN的高温稳定性差,以cBN@TiO_(2)为原料制备的cBN@TiN粉体颗粒表面形成由TiN相和hBN相组成的片状结构层;当存在碳时,TiO_(2)会优先与碳发生还原反应生成TiN,抑制B_(2)O_(3)的生成,从而降低cBN相变量,此时cBN的高温稳定性好,以cBN@(TiO_(2)+C)为原料制备的cBN@TiN粉体颗粒表面形成主要为TiN相的颗粒结构层。

cBN@TiN/β-Sialon复合陶瓷及刀具的制备与性能

采用放电等离子烧结技术,通过原位生成TiN包覆cBN(cBN@TiN)颗粒制备了cBN@TiN/β-Sialon复合陶瓷,研究了其物相组成、微观形貌、力学性能以及制成的可转位刀具连续干式切削球墨铸铁时的切削性能,并与β-Sialon陶瓷及刀具进行对比分析。结果表明:cBN@TiN/β-Sialon复合陶瓷由β-Sialon、cBN和TiN相组成,其抛光态表面无明显气孔,cBN@TiN颗粒均匀分布,未发生明显脱落,基体相晶粒呈等轴状和长棒状;cBN@TiN/β-Sialon复合陶瓷的相对密度和晶粒尺寸与β-Sialon陶瓷相近,硬度和断裂韧性分别为(17.40±0.11)GPa和(6.19±0.10)MPa·m^(1/2),高于β-Sialon陶瓷;与β-Sialon陶瓷刀具相比,cBN@TiN/β-Sialon复合陶瓷刀具的耐磨性更好,切削寿命更长。

高度向心织构化SiAlON陶瓷的制备和力学性能研究

通过在1750℃煅烧环形SiAlON陶瓷坯体,制备了向心织构SiAlON陶瓷。研究了Ni/Co(0 wt.%~2.25 wt.%)添加剂对织构化SiAlON陶瓷的物相组成、织构化程度、显微结构和力学性能的影响。研究结果表明:在平行于晶粒定向的截面(径截面RS)上,引入2.25 wt.%Ni/Co添加剂时SiAlON陶瓷定向指数从0.38提高到0.74;煅烧样品形成了向心织构化的显微形貌特征,在垂直于晶粒定向方向的截面(弦截面TS)上晶粒为等轴状形貌,而在RS面上为排列方向一致的棒状晶粒形貌;织构化SiAlON陶瓷的RS面硬度均高于TS面,随着黏结相含量增加,硬度降低;在RS面垂直于晶粒定向的方向,随着Ni/Co添加剂含量从0wt.%增加到2.25wt.%,断裂韧性从(6.93±0.31)MPa·m^(1/2)增加到(7.52±0.28) MPa·m^(1/2)。

基于粉末床技术放电等离子烧结Si3N4陶瓷圆柱体

将平均粒径分别为150μm和50μm的SiC粉体与平均粒径分别为150μm和50μm的石墨粉体混合,得到粗粉末床(150μm SiC+150μm石墨)与细粉末床(50μm SiC+50μm石墨),粉末床中SiC与石墨的体积分数均为50%。采用粉末床技术对圆柱形Si_(3)N_(4)陶瓷预烧体进行放电等离子烧结,研究粗、细粉末床、预烧温度(1400℃和1500℃)和粉末床回收对等离子烧结Si_(3)N_(4)陶瓷圆柱体的变形程度、致密度、物相组成和显微结构的影响。结果表明,采用粗粒径粉末床、1500℃预烧温度和回收使用一次的粉末床制备的Si_(3)N_(4)陶瓷圆柱体,横截面形状保持度最高,达到93%,维氏硬度和断裂韧性分别为(18.73±0.24)GPa和(3.64±0.23)MPa·m^(1/2)。Si_(3)N_(4)陶瓷的主相为α-Si_(3)N_(4),晶粒形貌为等轴状。通过引入粉末床可克服放电等离子烧结制备Si_(3)N_(4)陶瓷制品的形状限制,有望实现高性能异形Si_(3)N_(4)陶瓷的制备。

超细硬质合金棒材缺陷电涡流检测系统研发

PCB板钻头是由超细硬质合金棒材加工出来的,而超细硬质合金棒材在无心磨削加工过程中常会产生崩角、磨面等缺陷。针对目前硬质合金棒材缺陷人工检测效率低、误检率高的问题,采用电涡流无损检测方法,开发了一套硬质合金棒材缺陷检测系统,以单片机为控制核心,设计了数据采集、A/D转换、通讯、执行机构等电路,开发了相应的控制软件。通过实验研究了检测系统的提离效应和边界效应,实验结果表明研发的硬质合金棒材缺陷检测系统能有效分选出有缺陷的棒材,可以有效提高检测准确率和检测效率。

新工科背景下地方应用型本科课程思政探索与实践——以《工程制图》课程为例

《工程制图》课程是工科专业必修的基础课程。通过课程学习,能够为后续专业课程的持续学习及技能的广泛应用奠定良好基础。开展工程教育专业认证,推进专业课程思政是当下高校的主要任务之一。本文以《工程制图》课程为例,剖析了教学现状和思政融合难点,提出了在新工科背景下课程思政的实践思路和措施,并对实践过程进行了反思与总结,为进一步完善课程建设提供了参考。

数控落地铣镗床滑枕变形有限元分析及补偿

TK6920B型大型数控落地镗铣床由于滑枕自质量和主轴箱的重心偏移而导致滑枕变形,从而影响机床的加工精度.针对这一问题,提出使用挠曲线预应力加工法和液压拉杆法对滑枕变形进行补偿,为了减少实验次数和降低成本,本文使用Ansys WB有限元软件对滑枕变形分析和变形补偿效果进行预测.对滑枕变形量的仿真分析结果和实验测量结果进行了对比分析,结果表明,滑枕变形量的误差在5μm以下,有限元分析结果是可靠的;补偿后的滑枕最大变形量为20μm左右,说明了补偿方法的补偿效果可以满足实际生产中加工精度的要求.

反击式破碎机设计研究

在传统破碎机的基础上设计了一种新型反击式破碎机。介绍了反击式破碎机主要零部件的设计计算过程。设计主要包括主轴、带轮、中心转子、转子板、锤头、反击板和调节装置。设计计算结果表明:破碎机理论生产率可以达到198.9 t/h。利用有限元分析软件对箱体结构进行了强度分析。分析结果表明:箱体整体结构最大应力是27MPa,最大变形量是1.3×10^(-4) m,最大形变出现在一级反击架安装位置。通过一级反击架安装位置焊接加强板,增加了箱体结构强度,优化了整体结构。

添加TiO_(2)对Si_(3)N_(4)陶瓷刀具切削性能的影响

通过气压烧结制备添加质量分数5%TiO_(2)的Si_(3)N_(4)陶瓷并制成刀具,研究了TiO_(2)对其显微组织、力学性能和切削性能的影响,并与未添加TiO_(2)烧结Si_(3)N_(4)陶瓷作对比。结果表明:添加TiO_(2)烧结Si_(3)N_(4)陶瓷主要由长棒状与等轴状的β-Si_(3)N_(4)晶粒组成,并伴有均匀分布的TiN相,与未添加TiO_(2)烧结Si_(3)N_(4)陶瓷相比,晶粒得到细化,硬度上升而断裂韧度略有下降;在连续切削灰铸铁过程中,添加TiO_(2)的Si_(3)N_(4)陶瓷刀具具有更长的切削寿命(有效切削长度为2410 m),并且保持了刃口的完整性,切削后黏着磨损碎片较小。

MoSi_(2)添加量对放电等离子烧结α-Sialon陶瓷性能的影响

以Y_(2)O_(3)为烧结助剂,采用放电等离子烧结技术制备了以MoSi_(2)为第二相的α-Sialon陶瓷,研究了MoSi_(2)添加量(0~10%,质量分数)对陶瓷微观结构和性能的影响。结果表明:添加MoSi_(2)后,陶瓷中α-Sialon晶粒从等轴状变为长棒状,且随着MoSi_(2)添加量的增多,长棒状α-Sialon晶粒显著增多,长径比增大,当MoSi_(2)质量分数为10%时,晶粒尺寸呈现显著的双峰分布;当MoSi_(2)质量分数从0增加到10%时,陶瓷的相对密度由99.0%增加到99.7%,硬度由21.12 GPa降低到20.44 GPa,断裂韧度由4.80 MPa·m^(1/2)增加到6.13 MPa·m^(1/2);在干切削镍基高温合金时,添加质量分数10%MoSi_(2)的陶瓷刀具在达到磨损标准时的切削长度是未添加MoSi_(2)陶瓷刀具的1.5倍,可见该刀具切削性能优异,其主要磨损形式为后刀面磨损和沟槽磨损,主要磨损机理为黏着磨损和磨粒磨损。

低温热压制备高硬度、高韧性Si_(3)N_(4)-SiC_(w)-ZrB_(2)陶瓷

通常低温热压烧结的Si_(3)N_(4)陶瓷具有较高的硬度和较低的断裂韧性;而高温热压烧结的Si_(3)N_(4)陶瓷具有较低的硬度和较高的断裂韧性。为了获得高硬度、高韧性Si_(3)N_(4)陶瓷,添加20%SiC_(w)(SiC晶须,体积分数)和2.5%ZrB_(2),在1500℃低温热压制备了Si_(3)N_(4)基陶瓷,开展其相组成、致密度、显微结构和力学性能研究,并与1800℃高温热压烧结Si_(3)N_(4)进行了对比研究。结果表明:SiC_(w)的引入阻碍了Si_(3)N_(4)低温致密化,致密度从97.9%降低到92.9%,Vickers硬度从20.5 GPa降低到16.4 GPa,断裂韧性从2.9 MPa·m^(1/2)增加到3.4 MPa·m^(1/2)。同步引入SiC_(w)和ZrB_(2),则促进α-Si_(3)N_(4)向β-Si_(3)N_(4)的相变,致密度仍在97.5%,硬度和韧性分别为20.7 GPa和5.1 MPa·m^(1/2)。与低温烧结Si_(3)N_(4)陶瓷相比,Si_(3)N_(4)-SiC_(w)-ZrB_(2)陶瓷的硬度未降低,而韧性大幅提升;与高温烧结Si_(3)N_(4)陶瓷相比,硬度大幅提升。通过结合SiC_(w)、ZrB_(2)以及低温热压,实现了高硬度、高韧性Si_(3)N_(4)基陶瓷的制备,有望进一步推动其在陶瓷结构件领域的应用。

高熵硼化物含量对Si_(3)N_(4)陶瓷显微结构与性能的影响

氮化硅(Si_(3)N_(4))陶瓷具有广泛的工业应用潜力,但其硬度和断裂韧性往往难以兼顾,这会限制到Si_(3)N_(4)陶瓷的应用。为了获得兼具高硬度和高韧性的Si_(3)N_(4)陶瓷,以高熵硼化物(Hf_(0.2)Zr_(0.2)Ta_(0.2)Cr_(0.2)Ti_(0.2))B_(2)为添加剂,使用放电等离子烧结法在1600℃制备了Si_(3)N_(4)陶瓷材料。研究了(Hf_(0.2)Zr_(0.2)Ta_(0.2)Cr_(0.2)Ti_(0.2))B_(2)对Si_(3)N_(4)陶瓷的相组合、致密度、显微组织和力学性能的影响。结果表明:与未添加(Hf_(0.2)Zr_(0.2)Ta_(0.2)Cr_(0.2)Ti_(0.2))B_(2)的Si_(3)N_(4)陶瓷相比,在较低的烧结温度下(1600℃),仅添加1.0%(体积分数)的(Hf_(0.2)Zr_(0.2)Ta_(0.2)Cr_(0.2)Ti_(0.2))B_(2)就能将β-Si_(3)N_(4)的质量分数从38%提高到53%,获得双峰显微结构。因而,Si_(3)N_(4)基陶瓷的断裂韧性从(5.4±0.3)MPa·m^(1/2)提升到(6.9±0.2)MPa·m^(1/2),而硬度维持在(20.2±0.2)GPa。随着高熵硼化物的含量增加到2.5%和5.0%,Si_(3)N_(4)基陶瓷致密度降低且相变进一步增加,导致硬度降低。