纳米结构陶瓷涂层精密磨削的材料去除机理及磨削加工技术

随着纳米结构陶瓷涂层的开发和应用,其后续精密加工技术已受到人们的关注。纳米结构陶瓷涂层的高硬度和高耐磨性使其成为难加工材料,采用金刚石磨料磨削加工有可能成为其最主要的加工方法。本文首先讨论了纳米结构陶瓷涂层精密磨削的非弹性变形和脆性去除的材料去除机理,然后对可用来加工纳米结构陶瓷涂层的超精密金刚石砂轮磨削、ELID磨削、延性域磨削、超高速磨削、精细磨削等磨削加工技术进行了分析,分析了它们的材料去除机理和技术特点。在此基础上,本文指出了相关的有待进一步研究的课题。

纳米结构陶瓷涂层精密磨削表面/亚表面的形貌

用扫描电镜对纳米(以n表示)结构WC/12Co(nWC/12Co)和Al2O3/13TiO2(nAl2O3/13TiO2)涂层经立式精密平面磨削后的磨 削表面/亚表面的形貌进行观察,测量了nWC/12Co和nAl2O3/13TiO2涂层精密磨削的磨削力分力比、比磨削能。结果表明:在大多数磨 削条件下,nWC/12Co磨削的材料去除机理主要是非弹性变形方式,即以塑性变形为主,伴随一定的材料粉末化,材料较少以脆性碎裂去除。 nAl2O3/13TiO2陶瓷涂层磨削的材料去除机理主要是脆性去除,同时也存在一定的材料粉末化以及极少的显微塑性变形。

纳米结构陶瓷涂层的磨削机理

用压痕断裂力学模型或切削加工模型来处理纳米结构陶瓷的磨削去除机理。把磨削中磨粒与工件的相互作用近似看成理想的小规模压痕现象,研究磨削裂纹的形成与扩展过程、材料的去除过程以及陶瓷磨削表面缺陷来评价陶瓷加工表面质量。切削加工模型证明了虽然材料去除通常由脆性去除实现,但大部分磨削能消耗与塑性变形有关。

纳米结构陶瓷涂层磨削表面残余应力的实验设计

以近年来新出现的纳米结构碳化钨/钴(n-WC/12Co)陶瓷涂层材料为磨削对象,巧妙选择磨削实验用磨床和三种砂轮,利用X射线衍射仪等设备,通过设计磨削参数,为纳米结构陶瓷涂层的磨削实验和表面残余应力的测量及后续研究"磨削参数对磨削表面残余应力的影响规律"提供依据。

纳米结构陶瓷涂层的磨削表面残余应力的X衍射测定法

磨削后的纳米结构陶瓷涂层零件表面会出现使零件强度降低的裂纹,而产生这些裂纹的原因就是磨削表面残余应力。这些表面残余应力使不同晶粒的同族晶面面间距随晶面方位及应力的大小发生有规律的变化,从而使X射线衍射谱线发生位偏移,根据位偏移的大小利用σ=K·M就可以计算出残余应力的大小。

纳米结构陶瓷涂层精密磨削的初步分析

近年来纳米结构陶瓷涂层材料得到了广泛应用.本文介绍了纳米结构陶瓷涂层材料的磨削特性,概述了工程陶瓷材料的磨削性能,对纳米结构陶瓷涂层精密磨削的材料去除机理进行了初步分析.

纳米结构陶瓷涂层磨削表面残余应力的研究

用金刚石砂轮对n-WC/12Co涂层精密磨削后,零件表面存在残余应力,得出本次研究的结论,提出进一步研究的内容,对今后的研究方向进行展望。

纳米结构陶瓷涂层磨削表面残余应力的X衍射测定法

磨削后的纳米结构陶瓷涂层零件表面会出现使零件强度降低的裂纹,而产生这些裂纹的原因就是磨削表面残余应力。它使不同晶粒的同族晶面面间距随晶面方位及应力大小发生有规律的变化,从而使X射线衍射谱线发生位偏移,根据位偏移的大小,利用σ=K·M就可计算出残余应力的大小。

纳米结构陶瓷涂层磨削表面残余应力的形成

在金属基体上用HOVF能获得高质量纳米结构陶瓷涂层,但涂层的高强度和韧性使其在磨削加工时产生表面残余应力。磨削表面残余应力为试件的原始应力σ0和磨削残余应力Δσ的叠加,且残余应力的分布是有方向性的,残余压应力使材料硬度增大,能降低材料磨损的速率。

中科院力学所纳米结构陶瓷涂层界面粘结性能研究取得进展

近日，中国科学院力学研究所在纳米结构陶瓷涂层与合金基底的界面粘结性能、纳米结构涂层的导热性能和弹性性能等研究上取得了新进展，揭示了界面粘结性能及相关力学性能的微结构尺度效应及其物理机制。

纳米陶瓷涂层磨削表面残余应力的研究进展

纳米陶瓷涂层材料具有高硬度和高耐磨性,采用超硬磨料的金刚石砂轮磨削是其最主要的加工方法,在磨削时容易出现表面残余应力而导致表面裂纹。目前,国外在纳米结构陶瓷涂层磨削表面残余应力的研究很少,我国正在对纳米陶瓷涂层材料超精密磨削后表面残余应力方面进行研究。介绍了纳米结构陶瓷涂层的研究背景,阐述了纳米结构陶瓷喷涂材料性能特点,分析了纳米结构陶瓷涂层的磨削研究动态和磨削表面残余应力的研究现状。分析研究表明,纳米结构陶瓷涂层的开发与研究将会受到越来越广泛的重视,其后续研究将是下一步的工作重点。