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.

新型梯度功能陶瓷刀具材料的设计模型

本文首次提出对陶瓷刀具材料的组成分布、微观结构进行设计以形成梯度的模型，通过对不同组成分布的刀具工作过程中的热应力、机械应力及材料制备过程中的残余热应力进行模拟，以使刀具材料内部形成与外载应力部分抵消的机制，从而提高陶瓷刀具抗磨损破损的性能。

Si_3N_4基微纳米复合陶瓷刀具的高速切削性能与磨损机理

在亚微米Si3N4、TiC颗粒中添加纳米Si3N4、SiC颗粒,采用真空热压烧结工艺制备出STS微纳米复合陶瓷刀具,并对比STS刀具及FD-01刀具在PUMA200MA车削中心干切削淬硬40CrNiMo工件的切削性能。利用扫描电子显微镜(SEM)分析刀具前、后刀面的磨损形态,研究STS陶瓷刀具的磨损机理。结果表明:STS微纳米复合刀具材料具有较高的力学性能,抗弯强度达1000MPa,维氏硬度达19.5GPa。高速干切削40CrNiMo工件时,随着切削速度的增大,刀具后刀面磨损随之增大。切削速度越高,STS刀具优势越明显。两种刀具的磨损形态均主要为月牙洼磨损和后刀面磨损,磨损机制主要为磨粒磨损和粘结磨损。

SiC晶须对Al_2O_3／TiB_2／SiC_w陶瓷刀具材料高温断裂韧性的影响

研究了不同ＳｉＣ晶须含量的Ａｌ_２Ｏ_３／ＴｉＢ_２／ＳｉＣ_ｗ陶瓷刀具材料的断裂韧性随温度的变化规律。结果表明：Ａｌ_２Ｏ_３／ＴｉＢ_２／ＳｉＣ_ｗ陶瓷材料的Ｋ_（Ｉｃ）在１０００℃内随温度的升高而增大；晶须含量越高，Ｋ_（Ｉｃ）增幅越大。通过计算分析表明：随温度的升高断裂时拔出的晶须大大增多。当晶须体积含量（下同）为２０％时，Ａｌ_２Ｏ_３／ＴｉＢ_２／ＳｉＣ_ｗ陶瓷在室温时只有长径比小于２．８７的晶须在断裂时才有可能产生拔出，而在９００℃时长径比小于１０的晶须都能产生拔出。在同样温度条件下，晶须含量越高所能产生拔出的晶须增多。当晶须含量为４０％时（晶须长径比为１０），在温度大于６２０℃时能产生晶须的拔出。而当晶须含量为１８％时，只有温度大于９４０℃才能产生拔出。晶须含量越高其高温增韧效果越强。

金属粘结补强复合陶瓷刀具材料的研究

通过组成与显微结构的设计研究了活化金属粘结的Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）－Ａｌ＿２Ｏ＿３与Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＴｉＣ两类多种组成（牌号）的复合陶瓷刀具材料，这些陶瓷由于组成与显微结构的不同，其切削加工的应用范围亦有所不同，但均具有高的强度与韧性，优良的红硬性和良好的化学稳定性，可满足多种加工对象的要求，在其各自的加工应用范围内，均能发挥出十分优异的切削性能。

短切碳纤维含量对WC-TaC复合陶瓷刀具材料微观组织及力学性能的影响

采用真空热压烧结技术,以Ni为粘结相,短切碳纤维(C_(sf))为增强相,在1550℃下制备了不同C_(sf)含量的WC-Ta C-C_(sf)复合陶瓷刀具材料。研究了C_(sf)含量对WC-Ta C-C_(sf)复合陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响,结果表明:复合材料中加入一定含量的C_(sf)可以显著细化晶粒。随着C_(sf)含量的增加,硬度逐渐减小,抗弯强度和断裂韧度先增大后减小,当C_(sf)含量为1.5wt%时,材料的综合力学性能最好,硬度、抗弯强度和断裂韧度值分别为12.79+0.28GPa、1072.71+22MPa和14.45+0.2MPa·m^(1/2)。

现代陶瓷刀具材料

文章回顾了现代陶瓷刀具材料的发展，强调了显微结构对刀具材料的机械性能和使用性能的影响，全面介绍了各种陶瓷刀具材料的组织和性能特点以及在高速切削加工时如何正确地选择和使用陶瓷材料。

Al_2O_3／SiC_w陶瓷刀具材料中晶须最佳含量及其对刀具抗破损性能的影响

对Ａｌ_２Ｏ_３／ＳｉＣ_ｗ陶瓷刀具材料中晶须配比进行了理论分析，提出了获取最佳晶须配比的原则，导出了晶须含量与界面最大剪应力和基体最大正应力的关系，分析了晶须含量对刀具抗破损特性的影响．结果表明：晶须的含量最大不能超过４３％，舍量为２０～３０％时增强补韧效果最强；随晶须含量的增加，该刀具材料的抗破损能力显著增强．

SiC晶须增韧Al_2O_3陶瓷刀具材料的热胀失配分析

ＳｉＣ晶须增韧Ａｌ２Ｏ２陶瓷刀具材料由于ＳｉＣ晶须与Ａｌ２Ｏ２基体的热膨胀系数不一致，在烧结冷却后将产生一定的残余应力．本文用理论方法分析了外力作用和热胀先配所产生的应力在晶须与基体中的分布，并用有限元法分别计算了外力作用和热胀失配所产生的应力及其分布．计算结果与理论分析的结果是一致的．

特殊添加剂复相陶瓷刀具材料的研究

研制成功一种含特殊添加剂的Ａｌ２Ｏ３系新型复相陶瓷刀具材料．探讨了该材料的制备工艺及其力学性能，并对其断裂特性和抗破损性能进行了研究，结果表明：该材料具有较高的力学性能；端铣淬硬钢时，其抗破损性能明显优于相应不含特殊添加剂的Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ陶瓷刀具材料．

新型陶瓷刀具材料及其发展前景

陶瓷刀具具有优良的切削性能。新型陶瓷刀具已在我国冶金、水泵、矿山机械、轴承、滚珠丝杠、汽车、军工等十几个行业得到应用。针对陶瓷刀具的种类、性能和应用进行了论述,并指出陶瓷刀具材料的发展方向。

SiC晶须增韧陶瓷刀具的切削性能及磨损机理

介绍SiC晶须增韧陶瓷刀具材料的研制、物理机械性能及微观结构的特点。切削实验表明,这种刀具切削奥氏体不锈钢时性能优越,其磨损形态有独特的特点。对晶须增韧效果作了有限元应力分析,证明在不同的晶须排布方向上其增韧效果有差异,同时也影响刀具的磨损性能。

国产碳化硅晶须的特性及其增韧效果

本文观察分析了两种国产ＳｉＣ晶须的表面杂质元素和形貌，得知晶须Ａ表面光滑，其中有少量晶须是弯曲状，晶须Ｂ比较平直，表面粗糙．晶须Ａ中包含有许多堆垛层错（Ｓｔａｃｋｉｎｇｆａｕｌｔｓ），人字状花纹缺陷（Ｃｈｅｖｒｏｎｄｅｆｅｃｔｓ）和锯齿状缺陷，而晶须Ｂ中仅观察到有堆垛层错．测试了这两种晶须增韧的氧化铝陶瓷刀具材料的性能，并探讨了晶须增韧氧化铝陶瓷刀具材料的机理．

SiCf/SiC陶瓷基复合材料超声振动辅助切削试验研究

开展了SiCf/SiC陶瓷基复合材料的超声振动辅助切削试验研究,对比研究超声振动辅助切削及普通切削条件下切削参数对切削力的影响规律。结果表明:SiCf/SiC陶瓷基复合材料超声振动辅助切削时优选钎焊金刚石磨头,超声振动辅助切削相较于普通切削的切削力降低了10%~20%,主轴转速、进给速度、切削深度都会影响超声振动辅助切削和普通切削时的切削力。为降低切削力、减小刀具磨损,超声振动辅助切削主轴转速应控制在4000 r/min。

仿生微坑—槽复合织构陶瓷刀具硬车削性能研究

在金属加工中,切屑一般被当做固体进行研究。有研究表明,切屑具有类似于流体的特性,因此,刀—屑接触处于固体与固体接触和固体与流体接触的混合状态。为改善刀具切削性能,综合考虑刀具与切屑接触的混合状态以及切屑流动方向,本文基于蜣螂表皮和鲨鱼表皮,在陶瓷刀具前刀面设计加工了微凹坑织构(DT)、微沟槽织构(GT)和微坑—槽复合织构(DGT)。通过有限元仿真和车削试验,研究了不同切削速度下干式车削GCr15淬硬轴承钢时织构对于刀具切削性能的影响规律。研究表明:三种织构刀具有效改善了陶瓷刀具的切削性能;微坑—槽复合织构刀具(DGT)在不同切削速度下切削性能均为最优;微凹坑织构刀具(DT)在较低切削速度时表现出相对良好的减摩特性,适合于较低的切削速度;微沟槽织构刀具(GT)更适合于较高的切削速度。

SiAlON陶瓷刀具材料及其制备技术研究进展

SiAlON陶瓷刀具材料具有优异的力学性能和耐高温性能,是最具潜力的刀具材料之一。不同组分的SiAlON陶瓷材料烧结特性和性能差异较大。掌握SiAlON陶瓷制备工艺、组分及其烧结特性、微观结构和性能之间的联系及影响规律是其进一步研发的关键。综述了SiAlON陶瓷刀具材料制备技术、组分配比和添加剂选择研究现状,并分析了未来的发展趋势,为SiAlON陶瓷刀具材料的研究制备和应用提供技术基础。

Al2O3-SiCw-SiCnp复合陶瓷刀具材料粉体的分散混合工艺研究

一维材料SiC晶须(SiCw)具有高弹性模量和高抗拉强度等优良特性,常用作陶瓷刀具材料的增韧补强相,但极易产生缠绕和团聚。针对Al2O3-SiCw-SiCnp复合陶瓷刀具粉体,分别使用添加CMC为分散剂的蒸馏水介质、单纯的乙醇介质以及添加聚乙二醇为分散剂的乙醇介质对复合粉体进行了分散,通过超声振动、机械搅拌和球磨加以混合。对分散混合后的复合陶瓷粉体的微观形貌进行观察,并对烧结后的刀具材料的力学性能进行对比研究。结果表明,当采用乙醇为分散介质、聚乙二醇为分散剂时,复合陶瓷粉体的分散效果最佳,其机理在于聚乙二醇在乙醇介质中通过空间位阻稳定机制使SiC晶须吸附在其分子链的锚固基团上,防止SiC晶须发生团聚缠绕和重力沉淀。良好的粉体分散效果有助于提高刀具材料的烧结致密度,促进SiC晶须优良性能的充分发挥,提高刀具材料的综合力学性能。

SHS法制备复相陶瓷热力学

本文介绍了SHS过程反应合成复相陶瓷系统绝热温度T_(ad)的计算方法;并根据对SiC-TiB_2、Si_3N_4-TiB_2、AIN-TiB_2、Ti(C.N.)-TiB_2及Al_2O_3-Ti(C.N)-TiB_2等反应合成系统进行热力学计算,分析了上述反应系统实现SHS的可能性;讨论了稀释剂含量和点火温度T_(ig)对T_(ad)的影响.

仿生结构复合陶瓷刀具材料力学性能及显微结构

针对不同烧结条件及TiC/WC组分比,采用热压烧结工艺制备出三层仿生结构复合陶瓷刀具材料。测试了仿生结构复合陶瓷材料力学性能,并对材料断口形貌和裂纹扩展进行了观察分析。结果表明:仿生结构复合陶瓷刀具材料抗弯强度达870 MPa,维氏硬度达21.83 GPa,断裂韧性达7.56 MPa·m^(1/2),比SG4均质陶瓷刀具材料性能有所提高。断口形貌显示仿生结构复合陶瓷刀具材料较SG4均质刀具材料晶粒细密,晶粒尺寸呈现多尺度特征。材料断裂模式为穿晶断裂和沿晶断裂混合型。仿生结构复合陶瓷材料表面裂纹扩展呈现偏转和分叉。裂纹穿过材料界面扩展时有明显偏转现象。