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。

单颗CBN磨粒超声振动辅助磨削AISI 304材料去除机理

为了解释超声作用下磨粒切削材料的去除机理,对单粒磨削过程进行了分析,建立了未变形切削厚度和磨粒与试件的固定速度比(vs/vw)的数学模型.在AISI 304试件上进行了固定速度比的普通磨削(conventional grinding,CG)、切向超声振动辅助磨削(tangential ultrasonic vibration assisted grinding,TUVAG)以及径向超声振动辅助磨削(radial ultrasonic vibration assisted grinding,RUVAG)的单颗粒试验.结果表明,在固定速度比条件下,试件在CG与TUVAG作用下都是以塑性变形的形式去除,但超声辅助显著提高了材料去除率.试件在RUVAG作用下材料的去除方式与未变形切削最大厚度agmax的值息息相关.agmax小于0.8μm时,试件表现为脆性断裂的形式去除;之后随着agmax逐渐增大,试件转变为塑性变形的形式去除.

c'BN超高压颗粒破碎规律及其对PcBN烧结特性影响

以立方氮化硼与碳/氮化物陶瓷微粉为初始颗粒,分别设计了常温超高压挤压与高温高压烧结实验,利用激光粒度分析仪、SEM、XRD等进行表征。研究表明,超高压挤压1min即完成了颗粒破碎与86.47%以上的致密化过程,颗粒破碎机制为脆性断裂与晶内裂纹,破碎后极易团聚且流动性较差;cBN颗粒破碎率与晶粒尺寸正相关;cBN与陶瓷微粉均具有超高压与高温高压的两次颗粒致密化过程。颗粒破碎形成的活性表面与细颗粒有助于烧结致密化,但颗粒破碎引起的裂纹等“内伤”亦会对烧结体性能产生负面影响。

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。

超高速激光熔覆Ni-cBN/(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层的组织及性能

钛合金性能优越,但表面耐磨性差制约了其应用和发展。为了克服钛合金耐磨性差的缺点,采用超高速激光熔覆技术在TC11基体上制备(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层并加入Ni包覆cBN颗粒,借助cBN颗粒的高硬度特性制备耐磨涂层。采用X射线衍射仪分析涂层物相,采用扫描电子显微镜(SEM)与能量分散谱仪(EDS)分析涂层组织,借助维式显微硬度计研究涂层截面硬度分布规律,利用摩擦磨损试验机测试涂层的耐磨性能。研究结果表明,Ni包覆cBN颗粒的加入会促进(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层中Cr元素的偏聚,使富Cr相组织长大。当Ni包覆cBN颗粒的含量在5~15 wt.%时,涂层组织逐渐致密,涂层的硬度随Ni包覆cBN含量的增多而升高,但Ni包覆cBN颗粒含量到达20 wt.%时,涂层致密性降低,涂层的硬度也随之降低。涂层的摩擦因数随Ni包覆cBN含量的增加而升高,耐磨性也随含量的增多而增强。15 wt.%Ni包覆cBN涂层的综合性能最佳,硬度达到1024 HV_(0.5),摩擦因数为0.534,磨损体积0.017 mm3,涂层耐磨性是未添加Ni包覆cBN颗粒涂层的2.8倍。Ni包覆cBN颗粒的加入可以提升涂层的耐磨性,为cBN在耐磨涂层的研究及应用提供参考和借鉴。

造孔剂对陶瓷结合剂CBN砂轮组织结构及性能的影响

为研究不同造孔剂对陶瓷结合剂CBN砂轮组织结构及性能的影响,在一定条件下,制备添加不同造孔剂的陶瓷结合剂CBN砂轮试样,对其进行抗折强度、抗冲击强度和气孔率的分析,并对其进行磨削实验。结果表明:同等条件下,添加玻璃空心球的CBN试条气孔率最高,抗折强度和抗冲击强度下降程度较小,兼顾了强度和锋利性的两方面要求;通过磨削实验得到,当加入体积分数约20%的玻璃空心球时,砂轮磨削时的功率最小,同时能得到粗糙度低、表面质量优异的工件。

一种薄CBN砂轮片结构改善设计

生产现场在使用CBN砂轮片时,砂轮片会在磨削凹槽侧面过程中不断发生开裂、脱落的情况。为解决此类生产异常,项目组策划利用鱼骨图从人、机、料、法、环、测六个方面分析主因,通过薄CBN砂轮片工作时的受力分析来为分析的主因提供理论支持;再制定相应对策,进行首件试制和批量稳定性测试。最终,通过分析找出了砂轮片开裂、脱落的主因,并通过对砂轮片结构的优化成功试产,且批量生产的各种型号CBN砂轮片质量稳定、可靠,解决了CBN砂轮片惯性质量问题。确保了产品质量的稳定性,提高了产品合格率和生产效率,消除了现场安全隐患。

新型航空发动机用Ni-cBN主动切削涂层性能

采用复合电沉积技术在篦齿表面制备镍-立方氮化硼(Ni-cBN)主动切削涂层,并在FGH95镍基高温合金基体上制备Ni-cBN涂层,分析了涂层的显微组织、结合强度、热震性能,并研究了涂层对基体力学性能的影响。结果表明:涂层与基体结合紧密,磨料分布较为均匀,Ni-cBN涂层结合强度大于160 MPa;在600℃下热震1200次,涂层未发生损坏,涂层与基体结合性能良好。

有序微槽结构纤维刀具与CBN砂轮加工钛合金对比试验研究

文章研究并制备出一种新型刀具,采用控制变量法,通过砂轮转速、工件进给速度和进给量三个变量,开展了有序微槽结构纤维刀具与传统CBN砂轮加工钛合金TC4的对比试验研究。试验表明,在相同加工参数下,有序微槽结构纤维刀具加工钛合金TC4相较于传统砂轮CBN而言切削力小,加工工件效率高,加工表面质量较好。

CBN车刀前刀面微沟槽结构磨削及其对干切削温度的影响

车刀前刀面的微沟槽结构可以改善切削性能,但是,超硬的CBN车刀表面微加工极为困难。因此,提出采用微磨削技术在CBN前刀面加工出深度为54μm的微沟槽结构,可实现钢的干切削。采用金属基的#600金刚石砂轮V形尖端沿着与切削刃成不同夹角方向在CBN车刀的前刀面上加工出微沟槽结构;通过升温试验分析前刀面温度与车刀尖端温度的相关性;对45钢进行干切削试验,研究微沟槽结构特征和切削条件对干切削温度的影响。结果表明,CBN车刀前刀面可被加工出规则和光滑的微沟槽结构。平行微沟槽结构和倾斜微沟槽结构比垂直微沟槽有更快的排热速度,可起到散热作用。前刀面的温度与车刀尖端的温度有极好的相关性,所以它可用于预测干切削的刀尖温度。可以证明,平行微沟槽结构车刀可以比传统平面车刀降低干切削温度约18%。但是,垂直和倾斜微沟槽结构车刀会产生更大的干切削温度,这是因为它们的微沟槽结构改变了切削刃的形状,造成刀具磨损。在较大切除率的干切削中,平行微沟槽结构CBN车刀能够更大幅度地降低刀尖的切削温度,造成非常小的刀具磨损。.

工艺参数对钛合金激光熔覆CBN涂层几何形貌的影响

目的获得制备形貌较佳的CBN激光熔覆层的工艺参数。方法以CBN粉末为熔覆材料,在TC11钛合金表面制备CBN熔覆层。设计正交试验,利用金相法检测熔覆层的几何形貌参数,研究工艺参数(激光功率、扫描速度、离焦量、预置层厚度)对涂层几何形貌的影响规律。结果随着激光功率、扫描速度、离焦量和预置层厚度的增大,熔覆层宽度、高度以及熔池深度都发生相应的改变。其中扫描速度对熔覆层形貌的影响最大,其次为激光功率和预置层厚度,离焦量的影响最小。随着激光功率增大,熔覆层宽度先增大后减小,熔覆层高度逐渐降低,熔池深度逐渐增大。扫描速度、离焦量和预置层厚度的增加都导致熔覆层宽高和熔池深度的减小。结论最优的工艺参数为:激光功率1400W,扫描速度4mm/s,离焦量35mm,预置层厚度0.4mm。

陶瓷结合剂CBN砂轮磨削难加工材料时磨削液的作用

通过对单颗 CBN磨粒和普通磨粒磨损特性的比较以及对陶瓷结合剂 CBN砂轮磨损特性和磨削性能的分析 ,研究了 CBN砂轮磨削难加工材料时磨削液的作用 ,提出了陶瓷结合剂 CBN砂轮磨削液的选择依据。研究结果表明 ,CBN磨粒粘附后所承受的磨削力增大 ,由此所造成 CBN砂轮磨粒和结合剂破碎是不利于发挥 CBN砂轮的优异性能的主要因素。磨削液应以抑制粘附、减小摩擦的润滑作用为主。与水基磨削液相比 ,磨削不同的难加工材料时选用极压磨削油可减小磨削力2 0 %～ 50 %、降低磨削温度 70～ 2 0 0℃、提高磨削比 3～

超高速陶瓷CBN砂轮纳米陶瓷结合剂性能实验研究

以超高速陶瓷CBN砂轮的结合剂低温高强性能要求为目标,在以化学纯原料为主的R2O+RO-B2O3-Al2O3-SiO2玻璃体系基础上,引入纳米改性剂来对陶瓷结合剂基体进行改良强化。4种成分结合剂性能的测试结果表明,纳米陶瓷结合剂的抗折强度、耐火度、浸润性与普通陶瓷结合剂相比有着显著优势。4号纳米陶瓷结合剂的抗折强度达到了83.75MPa,耐火度降至795℃,其膨胀系数也与CBN磨料更为接近,是一种更适合用于制备超高速陶瓷CBN砂轮的结合剂。

纳米氧化物对CBN磨具陶瓷结合剂性能的影响

采用Na2O-Al2O3-SiO2-B2O3系统为基础陶瓷结合剂,研究了添加纳米ZnO、纳米TiO2和纳米Al2O3对CBN磨具陶瓷结合剂性能的影响,对抗折强度、耐火度、流动性、微观结构进行了测试。实验结果表明:添加纳米氧化物后,陶瓷结合剂的耐火度和流动性均得到明显改善,其中加入纳米ZnO的陶瓷结合剂耐火度降低了20℃,流动性最大,达到119.9%;添加纳米Al2O3的抗折强度最高,达到36.51MPa;陶瓷结合剂CBN磨具微观结构中气孔率数量明显减少,添加纳米Al2O3的CBN磨具试样的结构最致密,气孔最少。

基于SPH法的CBN磨粒切削过程数值模拟

采用光滑粒子流体动力学法进行CBN磨粒切削过程仿真。该方法解决了网格法模拟材料分离时的网格束缚问题。通过切削过程中磨粒与工件材料的应力场变化以及离散SPH粒子的运动情况,分析了CBN磨粒的磨损机理以及工件材料的切削变形机理。研究结果表明:磨粒的顶部与挤压面棱边接触应力集中,易发生磨耗与微破碎磨损;工件材料受磨粒的推挤发生弹塑性变形而沿磨粒的侧向及前方隆起,并于磨粒的前方挤出而形成切屑。

cBN砂轮高速磨削镍基高温合金磨削力与比磨削能研究

磨削力和比磨削能是磨削过程的两个重要参数,也是制定合理的磨削工艺需要参考的两个重要因素。采用陶瓷结合剂cBN砂轮、电镀cBN砂轮以及单层钎焊cBN砂轮[1]进行了高速磨削GH4169高温合金试验,研究了磨削力、比磨削能与单颗磨粒最大未变形切屑厚度的关系,并在此基础上建立了相应的理论公式。研究结果表明,单层钎焊cBN砂轮在高速条件下更适合难加工材料的磨削,同时也验证了"尺寸效应"的存在及作用。针对磨削力与比磨削能的建模对于高速磨削机理研究与高速磨削工艺优化具有参考价值。

PCBN刀具切削GH706磨损特征研究

本文中采用PCBN刀具对镍基高温合金GH706车削试验研究刀具磨损并对比刀具材料.首先观察PCBN刀具的磨损形貌,根据其位置、形态等特点进行分类,分别为主切削刃边缘崩刃、主切削刃微崩刃及后刀面磨损、主副切削刃交界后刀面磨损、副切削刃微崩刃及副后刀面磨损等,从而将PCBN刀具磨损形式进行全新的定义,并根据刀具、工件属性以及切削过程刀-屑-工件相互作用特点,分析了不同类型磨损形成的原因.然后研究刀具磨损形貌随切削进程的变化规律,揭示了PCBN刀具切削GH706的失效历程.最后对比了5种不同PCBN材料的刀具的前、后刀面磨损状态,得到了CBN含量、结合剂种类对刀具磨损的影响规律,为高效切削镍基高温合金用PCBN刀具设计及应用提供技术指导.

自润滑金属结合剂CBN砂轮干式磨削特性分析

针对钛合金难磨削加工性,提出了自润滑金属结合剂砂轮,综合液相烧结与钎焊工艺制备了自润滑金属结合剂立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,CBN)砂轮,分析了砂轮强度和微观组织,完成了自润滑CBN砂轮与碳化硅砂轮干式磨削钛合金的性能试验。通过砂轮磨损、工件表面形貌、金相显微组织和显微硬度等特性研究表明:自润滑CBN砂轮干式磨削钛合金切削性能明显优于绿色碳化硅砂轮,在vs=15m/s,vw=2m/min,ap=0.025mm磨削条件下,自润滑金属结合剂砂轮具有较好的磨削性能。

MgO在Mg-hBN体系中对合成cBN晶体的影响

以金属镁粉为触媒 ,以六角氮化硼为原料 ,其中加入适量比例的氧化镁 ,在国产六面顶压机上 ,在约 5 .0GPa压力、1 5 0 0～ 1 80 0K温度条件下 ,合成出了颜色均匀、晶形完整的黄色立方氮化硼单晶体。实验结果表明 ,在Mg hBN体系中 ,氧化镁对合成cBN晶体的颜色及合成温度有很大的影响。

断续 CBN 砂轮缓进给磨削 K417 航空叶片材料的研究

全面比较了用Ａｌ２Ｏ３和ＣＢＮ磨削Ｋ４１７铸造高温合金时的磨削效果，指出：Ａｌ２Ｏ３不适于高效磨削Ｋ４１７之类的航空难加工材料，而ＣＢＮ是实现该材料高效深切磨削的有效工具。通过大量实验，验证了断续ＣＢＮ砂轮缓进给磨削Ｋ４１７时的技术优势，解决了树脂结合剂应用于断续磨削时所遇到的新问题。