石墨烯-碳纳米管/WC陶瓷刀具材料的裂纹扩展与力学性能预报模拟

计算机模拟技术的迅猛发展,为陶瓷刀具材料的性能预报和高通量制备提供了理论和技术支持。本文基于Python软件构建含有石墨烯(graphene,缩写为G)和碳纳米管(carbon nanotube,CNT)的WC陶瓷刀具材料微观结构的参数化模型与力学性能预报模型,研究G-CNT对WC刀具材料微观组织与裂纹扩展行为的影响规律。结果表明:与单一G相比,三维G-CNT空间结构可进一步提升WC陶瓷刀具材料的性能,G-CNT的质量分数为0.4%时,刀具材料的综合力学性能最优。强韧化机理主要包括G-CNT强弱界面超混杂分布、材料断裂模式转变和裂纹偏转等。

SiC晶须增韧WC陶瓷刀具材料的研究

通过正交试验法对WC/SiCw陶瓷复合材料进行了成分和热压工艺参数优化,经优化制备的该类复合材料与纯WC材料相比,弯曲强度提高了约50%,断裂韧性提高了30%￣40%,维氏硬度提高了10%￣15%。切削试验表明,本试验制得的WC/SiCw复合陶瓷刀具材料的车削性能优于同类型硬质合金材料,表明通过SiCw替代金属粘结相来增韧补强WC陶瓷刀具材料的方法是可行的。

短切碳纤维含量对WC基复合陶瓷刀具材料微观组织及力学性能的影响

以Ni为粘结相,短切碳纤维(C_(sf))为增强相,采用真空热压烧结技术,在1600℃下制备了含不同C_(sf)量的WC基复合陶瓷刀具材料。研究了C_(sf)的含量对WC基复合陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:加入C_(sf)后,WC基复合陶瓷刀具材料晶粒明显细化,并随着C_(sf)的增多,WC基复合陶瓷刀具材料的硬度下降,抗弯强度和断裂韧度增大;当C_(sf)含量为0.8wt%时,力学性能良好,此时的抗弯强度为(921.32±24.20)MPa,断裂韧度为(13.01±0.26)MPa·m^(1/2),硬度为(16.92±0.23)GPa。