切削SiC增强铝基复合材料时刀具的磨损形态及机理

为研究切削SiC增强铝基复合材料时刀具的磨损形态和机理,采用硬质合金和聚晶金刚石(PCD)刀具进行了各切削工况下的切削试验。用爆炸式快速落刀装置获取切屑根,研究了前刀面的磨损部位。借助扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM),检测分析了前、后刀面的磨损形态和成分组成,并进一步研究了磨损机理。结果表明:切削刀具的主要磨损部位发生在后刀面,磨损机理是磨料磨损;前刀面临近刃口区域首先产生由SiC增强相引起的磨料磨损,该区域随后由机械镶嵌生成积屑瘤,积屑瘤脱落后导致产生黏结磨损。黏结磨损的程度较轻,没有形成月牙洼型。前刀面离刃口稍远的区域(积屑瘤尾部后面)会同时产生由切屑底层SiC增强相引起的再次磨料磨损,磨料磨损的主要机理是'微切削'。

PCD刀具切削颗粒增强铝基复合材料时刀具磨损研究

通过高颗粒含量铝基复合材料切削加工时PCD刀具的磨损试验,研究了切削该种材料时PCD刀具的磨损形态及磨损机理。刀具磨损区微观形貌的检测分析结果表明,PCD刀具的磨损形态主要表现为前刀面磨损和后刀面磨损,造成刀具磨损的主要原因是磨料磨损和粘结磨损。采用超声波振动切削技术可减小刀具磨损。

TiAlN涂层刀具高速铣削颗粒增强铝基复合材料时的磨损行为

使用YS8硬质合金TiAlN涂层立铣刀分别对SiC颗粒和Al2O3颗粒增强铝基复合材料进行高速铣削试验,结合切削过程对刀具磨损形式、微观磨损形貌以及磨损机理进行了分析。结果表明:磨粒磨损、涂层脱落和微崩刃是涂层刀具的主要磨损形式;增强颗粒尺度越大,刀具微观磨损划痕和微崩刃凹坑越明显;涂层刀具铣削颗粒增强铝基复合材料不具备优势。

切削铝基复合材料时的刀具磨损及影响因素

通过采用4种不同种类的刀具车削非连续增强的铝基复合材料(SiCw/2024、SiCp/2024),借助扫描电子显微镜(SEM)检测刀具磨损后的磨损形貌,用工具显微镜测量刀具后刀面的最大磨损值,分析不同切削工况下的刀具磨损。实验结果表明,磨损主要发生在刀具的后刀面,磨损机理为磨料磨损。前刀面上同时存在着磨料磨损和粘结磨损,但都不严重,没有形成月牙洼。刀具的磨损程度与刀具材料、切削用量、复合材料的增强相体积分数及尺寸等因素直接相关。

铝基碳化硅复合材料刀具精密铣削过程中的磨损性能

选取YG8-1、YG8-2、YT15和YG6X等4种不同材料的三刃硬质合金铣刀及两刃金刚石铣刀,对碳化硅体积分数为50%的铝基碳化硅复合材料进行切削加工,研究不同刀具的磨损性能。结果表明,金刚石刀具的磨损量低于硬质合金的磨损量。硬质合金刀具中,YT15的磨损最为严重,YG6X的磨损量最小。

SiC_p增强铝基复合材料切削加工中刀-屑摩擦模型及其磨损性能研究

通过分析 Si C颗粒增强铝基复合材料切削过程中刀具与切屑之间的摩擦特点 ,经过某些合理简化 ,提出了以紧密接触为主要特征的摩擦特性方程式 ,通过与切削试验及计算机仿真结果对比 ,验证了该公式的合理性 ;并采用 SEM等手段分析了 Si C颗粒及晶须增强铝基复合材料及刀具的磨损机理 .结果表明 :复合材料的耐磨性能优于铝合金 ;K类硬质合金刀具可用于粗加工和半精加工 ,并须用较低切削速度和较大进给量 ;

高速干摩擦条件下铝基复合材料的摩擦磨损行为研究

在MMS-1G型高速干滑动摩擦磨损试验机上,采用铝基复合材料和蠕墨铸铁作为销试样,研究了速度和接触压力对摩擦副摩擦磨损特性的影响.结果表明:摩擦副的摩擦磨损特性受控于所产生的摩擦热、材料的导热能力以及材料保持一定塑性变形抗力的温度条件三者之间的耦合作用;随着速度与接触压力的增加,摩擦副的摩擦系数显著降低;不同材料表现出不同的磨损行为;接触压力愈高,材料的摩擦磨损性能差异愈小;在本文试验条件下,当摩擦速度较低(<100m/s)时,蠕墨铸铁表现出良好的摩擦磨损特性,而速度较高(>100m/s)时,铝基复合材料表现出较优良的摩擦磨损性能.

SiCp增强高强耐热铝基复合材料的高温摩擦磨损行为

采用小漩涡液态搅拌法制备不同颗粒含量的SiCp/XGF-3复合材料,研究其室温、高温力学性能和摩擦磨损性能。研究发现:基体合金与复合材料的室温、高温力学性能和抗磨损能力均比ZL109有大幅度提高;且在高温、高载情况下更能反映复合材料的抗磨性。其磨损机制由温度和SiCp含量共同作用,低温、高SiCp含量的磨损机制为磨粒磨损;而高温、高SiCp含量复合材料的磨损机制由磨粒磨损和粘着磨损相结合。

铝-石墨界面反应对石墨、碳化硅混杂增强铝基复合材料摩擦磨损性能的影响

研究了石墨(Gr)铝界面反应对Gr,碳化硅(SiC)混杂增强铝基复合材料(Gr+SiC)Al摩擦磨损性能的影响。在630℃下对SiCAl和混杂复合材料分别加热保温了4,8,12,16h。硬度试验和透射电镜分析说明,随热处理时间的延长,GrAl界面反应物增加,而SiCAl几乎没有发生界面反应。用热处理后的混杂复合材料试样进行了干磨损试验。结果表明,随着热处理时间的延长,混杂复合材料摩擦系数升高,而磨损率降低。对Al4C3对复合材料摩擦磨损性能的影响进行了讨论。

SiC颗粒增强铝基复合材料/半金属材料干摩擦磨损特性

采用自制的销盘式摩擦磨损试验机研究了三种颗粒增强铝基复合材料及灰铸铁 (HT2 5 0 )与半金属摩擦材料配副的干摩擦磨损性能。结果表明 :在试验条件下 ,复合材料的耐磨性能高于灰铸铁 (HT2 5 0 ) ,其中复合材料Al- 10 % Si/ 30 % Si C(14 μm)的平均磨损率小于灰铸铁的三分之一 ;复合材料的摩擦系数与 HT2 5 0相当。而且从摩擦系数稳定性和摩擦系数达到最大值所需的时间来考察 ,复合材料的性能优于 HT2 5 0。结果表明 ,颗粒增强铝基复合材料可以取代 HT2 5 0 ,用于汽车刹车盘类摩阻件 。

铝基复合材料的摩擦磨损性能

在制动试验条件下，研究铝基复合材料的摩擦磨损性能研究结果表明；与铸铁材料相比，铝基复合材料能大大地降低摩擦表面温度，其摩擦系数可在较大载荷、较高转速下保持稳定，有利于制动性能的提高复合材料在不同摩擦试验后的磨损量与SiC含量和基体种类有关.在相同摩擦条件下,磨损量随颗粒含量增加而减少.与铸铁材料相比，它具有重量轻、导热快、摩擦系数稳定，不产生热裂，是较适宜的制动盘（毂）材料.

纳、微米Al_2O_3颗粒混杂增强铝基复合材料的磨损性能

利用搅拌摩擦加工（FSP）制备纳、微米氧化铝颗粒单一增强以及混杂增强的A356铝基复合材料，并在摩擦磨损试验机上考察其磨损性能。结果表明，在0．5～3．0MPa载荷范围内，在相同载荷下，混杂复合材料的磨损量都低于两种单一增强的复合材料；在不同载荷下，随着载荷的增加，复合材料的磨损量都增加，但是混杂颗粒增强复合材料的增加最快，微米颗粒增强复合材料最慢；复合材料的磨损机制主要是磨粒磨损和剥层磨损；在复合材料磨损亚表层都发现机械混合层的存在，对复合材料的耐磨性有一定的影响。

碳纤维毡增强铝基复合材料的摩擦磨损性能研究

采用压挤渗透工艺制备了新型碳纤维毡增强铝基复合材料 ,在 MG- 2 0 0 0型高速高温摩擦磨损试验机上考察了其摩擦磨损特性 .结果表明 :碳纤维毡增强铝基复合材料的摩擦磨损特性明显优于基体合金 ;复合材料经历由稳定磨损向严重磨损的转化 ;在稳定磨损阶段 ,复合材料的磨损表面存在由金属氧化物和碳膜共同构成的复合固体润滑膜 。

原位合成TiC颗粒增强铝基复合材料及其磨损性能

利用原位合成的方法在几种锻铝基体中合成了T iC颗粒.X射线衍射谱表明,在复合材料的显微组织中T iC是惟一反应生成物.与基体材料相比,引入T iC后材料的耐磨性能有很大幅度的提高,且磨损性能与基体材料的强度之间没有必然的联系.对磨损试样表面的SEM观察显示,在磨损过程中T iC颗粒凸起于基体,在表面起支撑载荷的作用,同时使摩擦副(滚轮)与基体表面之间形成一个储存润滑油的间隙,从而改善了磨损过程中的润滑条件,减小了试样的磨损量.

莫来石纤维增强铝基合金复合材料在干滑动条件下的摩擦磨损特性

在ＭＭ－２００型磨损试验机上，研究了以挤压铸造法制备的莫来石（３Ａｌ２Ｏ３２ＳｉＯ２）纤维增强的ＺＬ１０９合金复合材料在干滑动条件下的摩擦磨损特性．结果表明：在给定的试验条件下，这种复合材料与４５＃钢对摩时的摩擦因数是随载荷的升高而减小，当载荷高于３０Ｎ时，摩擦因数基本稳定为０．３４；在载荷低于４０Ｎ的情况下，复合材料的耐磨性比ＺＬ１０９合金的好，磨损主要是粘着磨损和磨粒磨损，而在载荷高于４０Ｎ的条件下，复合材料的耐磨性反而比ＺＬ１０９合金的差，此时发生的除粘着磨损和磨粒磨损外，更主要的是层离剥落．此外，还通过对复合材料磨损表面、磨屑和亚表层的扫描电子显微镜分析，建立了高载荷条件下复合材料层离剥落过程的模型示意图．

Al_2O_3·SiO_2颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损特性

对用挤压铸造法制备出的Al2O3·SiO2颗粒增强铝基复合材料在不同条件下的摩擦磨损特性进行了研究.结果表明:Al2O3·SiO2颗粒的加入可提高复合材料的耐磨性,复合材料同基体铝合金相比摩擦因数也较低.在较低载荷和滑动速度下,该复合材料的耐磨性明显优越于基体铝合金,摩擦因数也稳定地低于基体铝合金;而在较高载荷和滑动速度下,同基体铝合金相比,复合材料耐磨性的改善有所降低,但摩擦因数仍可以保持较低的水平.这是由于随着载荷和滑动速度的变化,复合材料的磨损机制发生了转化.对Al2O3·SiO2颗粒在摩擦磨损过程中所起到的作用进行了分析.

PCD和硬质合金刀具车削钛基复合材料时刀具磨损特征研究

以原位生成晶须和颗粒混合增强钛基复合材料为车削对象,在切削速度为60～120m/min的条件下,对聚晶金刚石（PCD）和硬质合金刀具开展了车削性能试验研究。研究表明,PCD刀具的切削力为硬质合金刀具的77%～88%,其切削温度为硬质合金刀具的65%～82%。无论是高速切削,还是低速切削,PCD刀具都经历初期剧烈磨损而后稳定磨损的过程,而硬质合金刀具仅有急剧磨损的过程。刀具磨损特征方面,PCD刀具主要发生磨粒磨损和黏结磨损,硬质合金刀具主要发生月牙洼磨损、黏结磨损和扩散磨损。

铝基复合材料超精密加工中的刀-屑摩擦磨损性能及模型研究

通过金刚石PCD刀具对非连续SiC增强铝基复合材料的超精密车削加工试验,考察了刀具第二切削变形区(刀具前刀面-切屑间)的摩擦磨损性能,并提出了相应的模型;采用爆炸式快速落刀装置制备出切屑根并分析了积屑瘤的影响因素;采用原子力显微镜对PCD刀具的刃口磨损形貌进行观察,并分析其磨损机理.结果表明:在超精密切削加工非连续增强铝基复合材料的过程中,前刀面仍然有极小的楔型积屑瘤产生;铝基复合材料的摩擦磨损性能明显优于铝合金,且当SiC增强相达到最佳体积分数(20%～25%)时,其摩擦磨损性能最佳;从刀具的耐磨性角度考虑,在超精密加工非连续增强铝基复合材料时适宜采用金刚石刀具.

飞灰颗粒增强铝基复合材料的摩擦与磨损特性

对挤压铸造制成的飞灰颗粒增强ZL109复合材料在不同条件下的摩擦磨损特性进行了研究。研究结果表明:在较低载荷和较低滑动速度下,该复合材料的耐磨性明显优越于基体铝合金,摩擦系数也稳定地低于基体铝合金,并且随飞灰含量的增加复合材料的耐磨性有所提高;在较高载荷和较高滑动速度下,同基体铝合金相比复合材料耐磨性的改善程度有所降低,但复合材料的摩擦系数仍可以保持较低的水平。这是由于随着载荷和滑动速度的变化,复合材料的磨损机制发生了转化。本文对该过程中的磨损机制的转化进行了初步分析。

Gr和SiC混杂增强铝基复合材料与铸铁的摩擦磨损性能对比

对比研究了碳化硅 ( Si C)、石墨 ( Gr)混杂增强铝硅合金复合材料 ( Al- Si/Si C+ Gr)与铸铁、以及基体铝硅合金的干摩擦磨损性能。 Al- Si/Si C+ Gr显现了优异的耐磨性 ,分别是基体铝硅合金的 6～ 8倍和铸铁的 1～ 3倍。同样 ,其抗咬合性能明显比铸铁好。 Al- Si/Si C+ Gr对配偶钢的磨损非常轻微 ,在 40 N( 1 .44MPa)载荷时配偶钢的磨损分别是铝硅合金基体情况下的 1 /39和铸铁情况的 1 /5。Al- Si/Si C+ Gr-钢摩擦副的总磨损率也很微小。