RuT450蠕墨铸铁铣削加工刀具角度和铣削参数的仿真优化与实验研究

蠕墨铸铁是制造新型高性能柴油发动机缸体和缸盖的优选材料。根据刀具手册的推荐,目前蠕墨铸铁切削加工时刀具角度和加工参数主要选择铸铁类通用型参数,其适用性还有待针对性优化。本文以蠕墨铸铁RuT450为铣削加工对象,利用有限元铣削加工仿真,以较低的的铣削力和铣削温度为优化目标,对蠕墨铸铁铣削加工的刀具角度和加工参数进行优选,得到铣削加工蠕墨铸铁适宜的铣刀片角度为4°前角配合8°后角,在此基础上根据有限元仿真得到较适合的三组铣削加工参数。采用仿真优选出的刀具角度和加工参数开展RuT450铣削实验,结果表明,当主轴转速为700r/min、进给速度为850mm/min时,铣削力最小,铣削温度较低,加工表面的质量最好,并通过实验验证了仿真模型的有效性。该研究对蠕墨铸铁铣削加工的刀具和工艺优选具有重要的实际意义。

贝壳仿生陶瓷刀具材料制备与力学性能研究

以Al_(2)O_(3)-(W,Ti)C为基体层,Al_(2)O_(3)-TiC为夹层,采用热压烧结工艺制备了力学性能较好的贝壳仿生陶瓷刀具材料,对材料的层数、层厚比和界面形状等叠层结构参数进行优化,测试材料的力学性能,并对其微观组织进行分析。分析结果表明,当层数为3、层厚比为3时,材料有较好的综合力学性能。在层间引入不同的界面形状,刀具材料的力学性能相较于无界面形状的刀具材料得到了提高,在所制备的试样中,最佳的断裂韧性、维氏硬度和抗弯强度分别为7.16MPa·m^(1/2)±0.04MPa·m^(1/2),20.40GPa±0.07GPa和981.72MPa±10.86MPa。

碳化钨粉末表面涂层改性金刚石粉末的涂层工艺及机理

粉末表面涂层技术能赋予粉末新的物理化学性质,电泳沉积技术能在改性碳化钨(WC)粉末表面涂层改性金刚石粉末。通过不同表征手段分析了金刚石的核壳结构及金刚石粉末与WC粉末间的包覆情况,研究了金刚石粉末含量对涂层效果的影响,比较了不同包覆工艺下粉末间的结合强度。结果表明,WC粉末质量与金刚石粉末质量的比为6∶1时,涂层效果最佳,改性后粉末间的强结合力来自COO-W、C-O-W等共价键形成的化学吸附与范德华力形成的物理吸附。

铸件厚度与热处理对RuT450蠕墨铸铁微观组织与力学性能的影响

对重卡发动机的蠕墨铸铁缸体不同厚度部分进行取样,采用3D激光显微镜、扫描电子显微镜、电子万能材料试验机以及X射线应力分析仪等分析测试手段,研究了不同铸造厚度蠕墨铸铁RuT450的显微组织、蠕化率、表面残余应力、布氏硬度、拉伸强度等性能,还研究了去应力退火、不同时长的自然时效处理下蠕墨铸铁RuT450的组织变化和力学性能演变规律。结果表明:相对较厚的蠕墨铸铁铸件石墨蠕化率较高;蠕墨铸铁的铸态表层残余应力为压应力,且随试样厚度的增加而逐渐增大;在保证强度指标的前提下适度的退火处理比自然时效能更高效地释放表面残余应力;蠕墨铸铁表面硬度及强度随着试样厚度的增加而逐渐降低,退火处理可进一步降低表面硬度和强度。该研究结论对蠕墨铸铁切削性能评价及优选切削加工工艺提供了重要的理论依据。

蠕墨铸铁钻削加工有限元分析及刀具结构优选研究

蠕墨铸铁是制造柴油发动机缸体和缸盖的理想材料,但因为其自身的难加工性以及发动机缸体、缸盖上孔加工工艺的占比较高,使得实际生产中孔加工刀具的成本较高,因此优选蠕墨铸铁孔加工刀具的结构很有必要。以蠕墨铸铁RuT450为钻削加工对象,利用钻削力理论模型预测了五种不同钻头结构加工RuT450的钻削力和扭矩;通过有限元分析对钻头结构进行了优选,得到了钻削性能较好的三种钻头结构;使用优选的三种钻头进行了RuT450孔加工实验,通过建立模糊综合评价模型对三种钻头的钻削性能进行了综合评价,获得了性能较优的钻头结构;通过实验结果验证了建立的钻削力模型的有效性。本研究对于提高蠕墨铸铁钻削加工质量和降低刀具成本具有重要的指导意义。

激光辅助水射流加工砷化镓晶片微槽的实验研究

对干激光、低压水射流辅助激光和激光辅助水射流技术加工砷化镓晶片微槽进行了对比实验,结果表明,激光辅助水射流技术适合加工砷化镓材料,它能够加工出晶片表面无污染、大深度、小热影响区宽度、大深宽比的高质量微槽,加工表面微观形貌均匀、微裂纹少,优于其他两种加工方式。实验研究了激光辅助水射流加工砷化镓晶片微槽的切割性能,结果表明,加工参数(激光脉冲能量、水射流压力、加工速度、水射流倾斜角度、焦平面位置和加工次数)对微槽深度、微槽宽度和材料去除率具有显著影响。微槽深度、微槽宽度和材料去除率随着激光脉冲能量的增大而增大,随着水射流压力的增大而减小,材料去除率随着加工速度的增大而显著增大。

生物陶瓷3D打印技术研究进展与趋势

生物陶瓷3D打印是医学、工程技术和材料科学等学科交叉融合的前沿研究技术之一,本文综述了该技术在牙科和骨科修复等关键医疗领域中的创新性应用,展望了在推动个性化医疗产品方面的发展潜力。概述了生物陶瓷的关键材料属性和3D打印技术的基本工作原理,深入讨论了生物陶瓷3D打印在牙科修复和骨组织工程领域的最新研究成果与实际应用案例。详细分析了当前3D打印技术主要发展趋势,包括材料的力学性能匹配、生物相容性优化、复杂结构高精度打印、产品标准化和质量控制等。展望了生物陶瓷3D打印技术在智能化生产流程、自动化技术集成和定制化医疗解决方案方面的潜力与机遇,体现了跨学科交叉融合在推动技术创新方面的重要性。

氮化碳基陶瓷刀具材料的制备与力学性能研究

采用热压烧结工艺,以Ti(C,N)为添加相,以Mo、Ni和Co为金属相,成功制备了氮化碳(C_(3)N_(4))基陶瓷刀具材料,测量了其断裂韧度、抗弯强度和维氏硬度,分析了其微观组织。结果表明,在烧结温度为1600℃、保温时间为45 min和烧结压力为32 MPa的工艺条件下,Ti(C,N)质量分数为35%、Ni-Co质量分数为8%的C_(3)N_(4)基陶瓷刀具材料力学性能最优。合适的Ti(C,N)含量能细化C_(3)N_(4)晶粒、提高烧结密度、改善力学性能,合适的Ni-Co含量能使微观组织细小均匀。

溶胶-凝胶法的研究和应用现状

简述了溶胶-凝胶法的基本原理,全面概述了溶胶-凝胶法的研究和应用现状,已有的研究表明,此法是一种有前途的制备新型材料的新方法,指出了今后溶胶-凝胶法研究的方向。

陶瓷刀具材料的研究现状

文章重点综述了纳米陶瓷、梯度复相陶瓷、氧化锆陶瓷等多相复合陶瓷刀具材料的研究现状 ,全面分析了陶瓷刀具材料的颗粒弥散增韧补强、纤维 (或晶须 )增韧。

Al_2O_3含量对ZrO_2/Al_2O_3陶瓷材料微观结构和力学性能的影响

以陶瓷纺织剪刀为应用目标,开发成功ZrO2/Al2O3复相陶瓷材料,并对其微观结构和力学性能进行了研究。结果表明,随着Al2O3含量的增加,材料晶粒逐渐减小,材料中t相ZrO2的含量呈上升趋势,这有利于材料断裂韧度和横向断裂强度的提高;当Al2O3含量(质量分数)为20%左右时,ZrO2/Al2O3复相陶瓷材料的综合力学性能最佳。

溶胶—凝胶法制备纳米氧化铝粉末的研究

氧化铝在许多工业领域已经得到了广泛的应用 ,随着新材料科学和先进制造技术的发展 ,对陶瓷复合材料的性能要求日益提高 ,为了提高氧化铝基陶瓷复合材料的力学性能 ,需要提高氧化铝的纯度和表面活性、降低其粒度 ,对此传统的氧化铝制备方法不能满足这一要求。溶胶—凝胶法是制备纳米粉末的重要技术之一 ,作为一种湿化学合成方法 ,具有设备简单 ,工艺易于控制 ,粉末纯度和均匀度高 ,成本低等优点 ,在制备涂层以及涂层复杂形状零件方面有很大的优越性。本文以异丙醇铝 (Al(C3 H7O) 3 )为原料 ,用溶胶—凝胶法制备出了纳米氧化铝 (Al2 O3 )粉末。通过X射线衍射分析和差热分析 ,研究了由凝胶至α -Al2 O3 粉末的转变过程以及影响粉末性能的因素。研究表明 ,溶胶—凝胶法制备的胶体在 12 0 0℃的温度下可以完全转化为纳米α -Al2 O3 ,并且具有较高的质量密度 ,所制备的纳米α -Al2 O3 具有较理想的晶体结构类型 ,未发现其它相或杂质 ,这表明溶胶—凝胶法是制备高纯度纳米陶瓷粉末的有效技术。

基于切削可靠性的新型陶瓷刀具材料的研制

建立了切削可靠性和刀具力学性能之间的关系模型,根据切削可靠性和断裂韧性的要求设计并制备出了颗粒和晶须协同增韧的陶瓷刀具JX-2,其力学性能与晶须增韧陶瓷刀具(JX-1)相当,但成本低,且抗扩散磨损的能力强。将JX-2、JX-1和硬质合金刀具YG6X进行对比切削电铸纯镍实验,JX-2的切削速度最高,磨损寿命最长,其抗磨损能力最强,是加工纯镍或高镍合金等材料的理想刀具。

新型粉末涂层刀具及其切削性能研究

为了提高传统涂层刀具的抗磨损性能 ,利用溶胶 -凝胶技术研制成功了两种新型粉末涂层陶瓷刀具。采用双相氧化铝———二氧化硅溶胶涂层后的TiC制备出了新型涂层刀具XFTC1,采用单相二氧化硅溶胶涂层后的TiC制备出了新型涂层刀具XFTC2。对两种材料断口形貌的SEM观察表明 ,硬质合金TiC颗粒表面被均匀地涂有一层氧化铝—二氧化硅或二氧化硅陶瓷材料 ,而且新陶瓷刀具材料具有均匀的微观组织结构。力学性能和切削实验表明 ,同普通刀片硬涂层刀具相比 ,XFTC1刀具具有很强的抗磨损能力 ;当加工中碳钢 ( 4 5HRC)时 ,新型粉末涂层陶瓷刀具的磨损寿命比普通陶瓷刀具提高 1倍 ,且新涂层材料的断裂韧性和抗弯强度分别提高了 69～ 86%和 5～ 15 %。

ZrO_2/(W,Ti)C陶瓷材料的摩擦磨损性能

用MM-200型摩擦磨损试验机研究了陶瓷材料ZYW35(3Y-TZP+(W,Ti)C)和ZYA30(3Y-TZP+Al2O3)的磨损特性,并对其磨损机理进行了分析。结果表明:ZYA30和ZYW35两种材料的摩擦因数均随负荷的增加而下降,磨损率均随负荷的增加而增加。两种材料的磨损机理基本相同,低负荷下主要是塑性变形和粘着磨损;较高负荷下主要是塑性变形、分层剥落。相同磨损条件下,zYA30的耐磨性能比ZYW35好。

评价新型陶瓷刀具破损可靠性的新指标

陶瓷刀具材料的断裂韧度（ＫⅠＣ）、抗弯强度（σｂｂ）和硬度（ＨＲＡ）等具有随机特性。文中研究了新研制的陶瓷刀具ＪＸ－２－Ⅰ力学性能（ＫⅠＣ、σｂｂ和ＨＲＡ）的随机性及界面结合强度（τｆ）和ＪＸ－２－Ⅰ端铣４５钢时刀具破损的随机性。结果表明它们均较好地服从成布尔分布，因此，可以用界面结合强度评价陶瓷刀具破损的可靠性。同时探讨了ＫⅠＣ、τｆ和刀具破损随机分布之间的关系，最后提出了控制刀具材料质量的措施。

新型复合材料界面研究的现状与展望

综述了国内外新型复合材料,尤其是新型陶瓷材料界面研究的情况,详细综述了界面力学行为及界面作用机理研究的现状,并指出了今后界面研究的方向。

加工镍基合金时切削力和切削温度的特点

本文研究了新型陶瓷刀具ＪＸ－２－Ｉ切削基合金时切削力和切削温度的特点。结果表明，在本试验条件下，切削温度较高，而且随切削速度的提高而呈快速上升的趋势，因此在切削基合金时必须使用冷却液；由于Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８高温强度屈服拐点的影响而存在一个切削力最小的速度范围，据此可以选取合理的切削速度。

新型陶瓷轴承研究的现状与展望

综述了国内外陶瓷滚动轴承的研究和发展现状，重点阐述了陶瓷球和陶瓷套圈的制备技术和加工技术，并指出了陶瓷轴承今后研究的方向。

新型涂层刀具材料的研究

综述了目前涂层刀具的研究现状,系统分析了几种常用的涂层方法及影响涂层刀具性能的主要因素,并指出了今后涂层刀具研究的方向。