納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具的研制及其切削性能研究.pdf

1、本文針對現(xiàn)有的自潤滑陶瓷刀具材料不能合理兼顧減摩性能和耐磨性能的難題，將納微米復合與梯度復合的設計思想同時引入自潤滑陶瓷刀具的研制過程，設計出一種新型納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具材料。以納米TiB2和微米TiB2為基體，WC為增強相，h-BN為固體潤滑劑，成功研制了TiB2/WC/h-BN納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具材料，并對刀具材料的組分、梯度分布、微觀結構、力學性能及其切削性能進行了研究。
　　采用濕法分散混料、逐層裝料、真空

2、熱壓燒結工藝制備TiB2/WC/h-BN納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具材料。納微米復合技術與固體潤滑劑的梯度復合技術可以有效地提高自潤滑陶瓷刀具材料的力學性能，與均質(zhì)TiB2/WC/h-BN微米自潤滑陶瓷刀具材料相比，TiB2/WC/h-BN納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具材料的抗彎強度、斷裂韌性和硬度分別提高了15.8％、6.7%和11.1%。納米TiB2的添加，細化了納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具材料的晶粒。
　　系統(tǒng)研究了層數(shù)和組分

3、分布指數(shù)n對納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具材料力學性能的影響：當組分分布指數(shù)n為1.1時，隨著層數(shù)的增加，納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具材料的抗彎強度和硬度逐漸降低；其斷裂韌性隨著層數(shù)的增加呈先增加后降低的趨勢。當層數(shù)為5層時，隨著組成組分分布指數(shù)n的增加，納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具材料的力學性能呈先增加后降低的趨勢。納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具材料最優(yōu)抗彎強度、斷裂韌性和硬度分別為791MPa、4.91MPa·m1/2和16GPa。

4、r>　　觀察并分析了納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具材料橫剖面及抗彎斷口的顯微結構，研究了納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具材料的增韌機理，其增韌機理主要包括穿晶/沿晶斷裂的混合型模式、裂紋偏轉、裂紋橋聯(lián)、裂紋分支等。
　　對納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具材料中的殘余應力進行了研究，殘余應力關于中間層呈對稱分布，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，表面存在殘余壓應力，在進行切削實驗時，可以抵消的部分切削力，有利于提高刀具的切削性能。
　　研究分析了

5、連續(xù)切削45鋼和鑄鐵時納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具的磨損機理，TN1刀具和TN2刀具的磨損機理為磨粒磨損和粘結磨損；分析了切削速度對刀具后刀面磨損量和刀具壽命的影響，納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具的磨損量隨切削速度的增大而增大，隨著切削速度的增加，TN1與TN2刀具的刀具壽命呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。分析了自潤滑膜的演變規(guī)律，自潤滑膜經(jīng)過了生成、損壞、脫落和再生等幾個循環(huán)過程，因此納微米復合梯度自潤滑陶瓷刀具在其生命周期內(nèi)始終具有自潤滑效果