Al_2O_3-TiN陶瓷刀具切削加工调质Cr12钢的试验研究

Cr12钢耐磨性高、淬透性好、热稳定性好、抗弯强度高,淬火后变形小,是冷作模具的重要材料。采用自制的Al_2O_3-TiN陶瓷刀具,在不同的切削参数下对调质后的Cr12钢进行干切削加工。研究发现,切削速度为166m/min,切削深度为0.4 mm,进给量为0.102 mm/r时刀具寿命最长,切削行程为2 260 m。

Al_2O_3基陶瓷刀具车削300M超高强度钢的刀具寿命研究

采用对角正交回归试验法,求得Al2O3基陶瓷刀具切削300M超高强度钢的刀具寿命经验公式,并分析了切削用量对刀具寿命的影响。通过扫描电子显微镜的观察和能谱分析仪的分析,对Al2O3基陶瓷刀具的损坏形态和磨损机理进行了研究。研究表明:Al2O3基陶瓷刀具车削300M超高强度钢时,粘结磨损和磨粒磨损是主要的磨损机理;合理的切削参数为:切削速度200～300m/min、切削深度0.1～0.15mm、进给量0.05～0.1mm/r。

SiC晶须和Ti(C,N)颗粒协同增韧Al_2O_3陶瓷刀具的研究

采用热压工艺烧结制备了SiCW Ti(C ,N) Al2 O3(Y2 O3)陶瓷刀具复合材料。研究了不同烧结温度(16 0 0～ 175 0℃ )下 ,材料的致密度和力学性能 (断裂韧性KIC ,维氏硬度HV和抗弯强度σf)随晶须含量 (10 %～4 0 % )的变化关系 ;探讨了SiC晶须和Ti(C ,N)颗粒对Al2 O3基体的协同增韧机理。同时与SiCW Al2 O3陶瓷及Ti(C ,N) Al2 O3陶瓷作对比研究。结果表明 :SiCW Ti(C ,N) Al2 O3(Y2 O3)陶瓷材料在 175 0℃ ,晶须含量为 2 0 %时获得最佳的综合力学性能 :KIC =7 11MPa m1 2 ,HV =2 1 16GPa ,σf=82 0MPa ;明显高于SiCW 含量为 2 0 %的SiCW Al2 O3陶瓷和不加晶须的Ti(C ,N) Al2 O3陶瓷。第三相Ti(C ,N)颗粒的加入与晶须一起产生明显的迭加增韧效果 ,而且对SiCW 的各种增韧机制起到了促进作用。

微织构Al_2O_3-TiC陶瓷刀具切削性能仿真研究

前刀面有微织构的刀具与无织构刀具的切削性能不同。为了研究Al_2O_3-Ti C陶瓷刀具前刀面凹坑微织构分布对刀具切削性能的影响,使用ABAQUS对陶瓷刀具进行三维建模,将模型导入有限元分析软件Advantedge中,在相同条件下,对无微织构和有微织构刀具进行三维切削仿真,对比其切削力、切削温度及应力分布,结果表明,具有特定凹坑微织构参数的Al_2O_3-Ti C刀具在切削过程中可降低切削力,改善温度和应力分布。

Al_2O_3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷刀具的切削性能

研究了Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷复合刀具对淬硬35CrMo合金钢进行连续干切削时各切削参数对切削力的影响.结果表明:切削深度对切削力的影响最显著,切削速度的影响最小.对比研究了Al2O3/Ti(C,N)和Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷刀具的耐磨性能和磨损形态:后者的耐磨性能明显优于前者,其中Al2O3/Ti(C,N)-5%(Ni,Ti)的耐磨性能最高.Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti刀具的磨损形态主要表现为后刀面的磨粒磨损和疲劳磨损,由于这种材料具有较高的弯曲强度和断裂韧性,能有效防止前刀面出现崩刃破损现象,因此具有较高的可靠性,适用于高速切削.在高速切削条件(ap=0.06 mm,vc=254.9 m/min,vf=0.09 mm/r)下,Al2O3/Ti(C,N)-5%(Ni,Ti)刀具的切削耐用度为150 min.

Al2O3基纳米复合陶瓷刀具切削不锈钢的实验研究

实验研究了Al2O3基纳米复合陶瓷刀具ASs与LTN连续干切削奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti时的切削性能。结果表明,在相对较高的切削速度下,两种刀具表现出较好的切削性能,其中ASs刀具的主要磨损机制是粘结磨损和微崩刃,而LTN刀具则主要是粘着剥落;在相对低速下切削时,两种刀具都发生粘结破损失效。

热压工艺参数对纳米SiC-Al_2O_3/TiC新型陶瓷刀具材料力学性能的影响

研究了压力、热压温度和保温时间等工艺因素对纳米SiC Al2 O3/TiC系新型陶瓷刀具材料的抗弯强度、断裂韧性和硬度的影响。结果表明 ,对于纳米SiC Al2 O3/TiC系陶瓷复合材料 ,在压力为 30MPa ,热压温度为 170 0℃ ,保温时间为 60min时 。

利用人工神经网络方法开发Al_2O_3/TiN系复相陶瓷刀具材料

复相陶瓷刀具材料应用前景广阔。本文提出了利用人工神经网络方法辅助开发复相陶瓷刀具材料。基于BP算法 ,建立了预测颗粒增韧复相陶瓷刀具材料各组分体积百分含量的预测模型。实际开发了Al2 O3 TiN系复相陶瓷刀具材料 。

层数对梯度自润滑陶瓷刀具材料Al_2O_3/TiC/CaF_2残余应力的影响

针对陶瓷减摩性能与耐磨性能不能在自润滑刀具中合理兼顾的难题,本研究将梯度功能材料设计思想引入Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具材料的设计和制造中,并建立了该梯度自润滑陶瓷刀具材料的物理模型、组成分布模型和物性参数模型。采用有限元方法计算分析了层数对对称型梯度自润滑陶瓷刀具残余应力的影响,确定了最佳层数为7层。以本设计模型和有限元分析结果为基础,制备了分布指数为1.8的7层梯度自润滑陶瓷刀具材料Al2O3/TiC/CaF2。试验结果表明:所制备的梯度自润滑陶瓷刀具材料具有良好的力学性能。

SiC晶须加强Al_2O_3陶瓷刀具材料的发展、制造与运用

一、前言近年来发展的一些高性能陶瓷都具有耐磨损、耐腐蚀、抗高温等优点,常将其作为金属切削刀具使用。但这些陶瓷材料脆性大,易破损,这又使其应用范围受到一定限制。近年来,纤维加强技术已开始用于提高这些陶瓷的韧性。自1986年开始,欧美市场上已有所谓“品须加强陶瓷”销售,这种陶瓷通常是以氧化铝为基体材料,其中加有一定比例的碳化硅晶须。第一批在欧美出现的晶须陶瓷分别为Greenleaf公司的WG-300;

Al_2O_3-TiC复相陶瓷刀具干切削高强度钢40CrNiMoA的试验研究

用Al2O3-TiC复相陶瓷刀具对高强度钢40CrNiMoA进行了干车削试验,研究分析了精加工条件下不同切削用量对切削力、工件表面质量以及切屑形态和刀具磨损的影响。结果表明用Al2O3-TiC复相陶瓷刀具在较高速度下干车削40CrNiMoA时可获得良好的表面加工质量,并且刀具磨损量较小,可满足40CrNiMoA精加工的要求。

人工神经网络在Al_2O_3/TiC/SiC多相陶瓷刀具材料开发中的应用

复相陶瓷刀具材料应用前景广阔。利用基于BP算法的人工神经网络技术,建立了预测颗粒增韧多相陶瓷刀具材料各组分体积百分含量的预测模型,模型应结合材料性能合理确定输入参数。利用该模型实际开发了Al2O3/TiC/SiC系复相陶瓷刀具材料,材料的力学性能满足要求。

Al_2O_3-20%TiB_2/Al_2O_3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具的切削性能

以Al2O3为基体,以TiB2和TiC为增强相,通过粉末叠层以及热压烧结工艺制备了Al2O3-20%TiB2/Al2O3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具材料,对其抗弯强度与断裂韧度进行了测试,采用该材料刀具对淬火45钢进行高速切削试验,并与Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的切削性能进行了对比。结果表明:对称型叠层陶瓷刀具材料的抗弯强度和断裂韧度分别为651 MPa和4.59 MPa·m1/2,比Al2O3-20%TiC陶瓷的分别提高了11 MPa和0.59 MPa·m1/2;对称型叠层陶瓷刀具的切削力和磨损均较小,切削性能明显优于Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的。

Al_2O_3-TiB_2-ZrO_2复相陶瓷刀具应用研究

研究了 Ａｌ_２Ｏ_３－ＴｉＢ_２－ＺｒＯ_２三元复合刀具材料的力学性能、连续切削时的工况下的磨损性能和断续切削抗冲击性能，结果表明ＺｒＯ_２的加入，改善了材料的综合力学性能，提高了刀具的抗冲击能力，具有较好的切削加工性。

Al_2O_3基陶瓷刀具及增韧机制

从性能,组织结构以及应用情况等方面介绍了Al2O3基陶瓷刀具的研究现状,并对其增韧机制进行了概述。

石墨烯增韧Al_2O_3/Ti(C,N)纳米复合陶瓷刀具材料的制备及其微观结构分析

采用热压烧结工艺制备了石墨烯增韧Al_2O_3/Ti(C,N)纳米复合陶瓷刀具材料,测试了石墨烯垂直于(VHPD)和平行于热压方向(PHPD)上的力学性能,研究了石墨烯取向对其力学性能和微观结构的影响。测试结果表明石墨烯具有明显的增韧补强作用,石墨烯的取向对刀具材料的抗弯强度具有明显的各向异性。当石墨烯含量为0.75 vol%时,VHPD方向上的抗弯强度达到667 MPa,较未添加石墨烯的组分提高了16%;PHPD方向的抗弯强度为575 MPa,断裂韧性达到7.1 MPa·m1/2。采用扫面电子显微镜(SEM)对材料进行了微观结构分析,结果表明石墨烯拉断和拔出是其主要增韧形式。石墨烯在基体材料中具有明显取向特征,石墨烯片层之间相互平行,且垂直于热压方向。

Al_2O_3—TiB_2陶瓷刀具材料的研制和应用

本文讨论了Ａｌ２Ｏ３—ＴｉＢ２陶瓷刀具材料ＬＰ１的制备、物理机械性能和微观结构特点。并用切削试验数据表明，这种刀具材料的耐磨性明显优于正在广泛使用的Ａｌ２Ｏ３—ＴｉＣ陶瓷刀具材料。

铝热还原反应制备Al_2O_3-TiN复合陶瓷材料的热力学分析

应用物质吉布斯自由能函数法计算TiO2铝热还原氮化反应的标准反应热效应、绝热反应温度,并通过稳定相区域图分析了实验温度下的物相生成条件,从而判断原位合成反应的性质,为判断铝热还原反应制备Al2O3-TiN复合陶瓷材料的物相组成提供热力学依据。

用数值仿真优选Al_2O_3/ZrO_2(Y_2O_3)陶瓷刀具的切削参数

用数值仿真分析Al2O3/ZrO2(Y2O3)陶瓷刀具切削刃表面的温度场、应力场变化。采用瞬态和稳态有限元法确定模拟的初始变量,基于Deform2D和Johnson-Cook流变模型构建仿真切削模型,并对Al2O3/ZrO2(Y2O3)陶瓷刀具加工1045淬火钢进行仿真切削,实际切削和仿真切削的结果对比具有等同的一致性。结果表明,用Lagrange和任意拉格朗日欧拉方法获得稳态切削时刀刃接触表面的温度场和应力场,当改变切削速度和进给量参数时,将引起温度场和应力场的梯度变化,由此优选出最佳切削加工条件(切削速度vc、进给量f),为诊断陶瓷刀具的切削寿命和可靠性提供了理论数据。

Al_2O_3陶瓷刀具材料的研究和发展

系统、全面地介绍了Ａｌ２Ｏ３陶瓷刀具的种类、应用。综述了Ａｌ２Ｏ３陶瓷刀具材料的各种增韧手段和增韧机制。指出了该材料研究发展过程中存在的一些问题。