納米陶瓷刀具材料微觀組織模擬研究.pdf

1、現(xiàn)代陶瓷刀具材料以其優(yōu)異的力學性能和切削性能，把金屬切削加工的能力和水平提高到一個新的高度。雖然納米陶瓷刀具材料力學性能有了較大的提高，但納米陶瓷刀具材料的斷裂韌度仍偏低?，F(xiàn)在陶瓷刀具材料大多是采用“試湊法”研制的，研制周期長。材料的力學性能取決于材料的微觀組織，因此對陶瓷刀具材料微觀組織的模擬具有十分重要的意義，可以指導納米陶瓷刀具材料的研發(fā)，縮短其研發(fā)周期。 本文分析了陶瓷刀具材料微觀組織對其力學性能的影響、晶粒生長理論、M

2、onte Carlo Potts模型和Monte Carlo模擬算法，在二維Monte Carlo Potts模型和模擬算法的基礎上，建立了三維Monte Carlo Potts模型和模擬算法，并對陶瓷刀具材料的微觀組織進行了模擬研究?；谖④浌鹃_發(fā)的Visual C++6．0平臺，利用C++編程語言和OpenGL圖形接口，對三維模擬模型進行了程序設計，開發(fā)了陶瓷刀具材料微觀組織三維模擬軟件，該軟件可對陶瓷刀具材料燒結過程中微觀組織演

3、變過程進行模擬，可同時輸出任意時刻的三維模擬結果、垂直于模擬區(qū)域棱邊的任意截面和模擬數(shù)據(jù)，并可對陶瓷燒結過程中的各種影響因素進行定量分析。 研究了晶粒取向數(shù)Q、晶格點陣尺度、保溫時間、燒結溫度和燒結壓力對陶瓷刀具材料微觀組織模擬結果的影響。結果表明，三維模擬時晶粒取向數(shù)Q取200是比較合適的；模擬模型使用周期性邊界條件，晶格點陣尺度對其模擬結果的影響不大。分別建立了模擬時間和保溫時間之間轉換模型、燒結溫度和晶粒生長速度之間的關系

4、模型、燒結壓力和晶粒生長速度之間關系模型，并把上述模型耦合到三維模擬模型中，建立了更符合實際情況的陶瓷刀具材料微觀組織三維模擬物理模型。對考慮燒結工藝參數(shù)的三維模擬模型進行了模擬，結果表明，隨著模擬時間的增長，晶粒的平均半徑呈拋物線規(guī)律不斷增大；隨著燒結溫度和燒結壓力的升高，晶粒平均半徑不斷增大；燒結溫度對晶粒生長的影響大于燒結壓力對晶粒生長的影響，表明所建立的三維模擬模型是可靠的。 研究了晶粒生長指數(shù)、晶粒數(shù)和模擬時間的關系。

5、結果表明，在晶粒生長達到穩(wěn)態(tài)后，晶粒生長指數(shù)為0．4623，接近于理論值0．5，證明了本文所建立的模擬模型是正確的；晶粒數(shù)和模擬時間是雙曲線關系，即晶粒數(shù)隨模擬時間的延長成雙曲線形式減少。 建立了無缺陷兩相陶瓷刀具材料微觀組織三維模擬模型并進行了模擬。結果表明，第二相晶粒越小和含量越高，其對基體相晶粒生長的阻礙作用越強：當基體相間晶界能、第二相間晶界能及基體相和第二相間晶界能越接近時，第二相對基體相的阻礙作用越弱。 建立