高速铣削SiCp/Al复合材料的表面质量研究
发布时间：2021-11-17 10:54
SiCp/Al复合材料作为近些年发展起来的新型材料,将塑性材料的韧性和延展性与SiC陶瓷的高强度和高模量有效结合在一起,具有比强度高、热稳定性好、耐磨损等优异性能,在航空航天、交通运输、国防建设等领域拥有广阔的应用前景。但由于SiCp/Al复合材料中含有的塑性铝基材料和硬脆性SiC陶瓷颗粒具有截然不同的加工特性,容易引起加工过程不稳定,造成刀具急剧磨损,恶化加工表面质量,引入亚表面损伤,严重阻碍了SiCp/Al复合材料的大规模应用。加工表面质量与材料加工机理认知程度密切相关,然而国内对SiCp/Al复合材料的研究起步相对较晚,对基础加工机理缺乏深入了解。为了进一步理解其基础加工机理,推动SiCp/Al复合材料的实际应用,本文通过高速铣削实验,以颗粒平均直径约为45μm的55vol.%SiCp/A356Al复合材料为研究对象,围绕切削速度、切削深度和工件进给量三个加工参数的改变对加工表面质量和切削力的影响规律进行了基础研究。其主要结论如下:由于55vol.%SiCp/A356Al复合材料的加工表面存在大量凹坑、划痕等缺陷,三维表面粗糙度比二维表面粗糙度更适合表征加工表面形貌。铣削速度或工...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SiCp/Al复合材料微观结构
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-素之一，一直受到研究人员的广泛关注。但由于SiCp/Al复合材料的自身结构特性以及当前技术手段的限制，目前对SiCp/Al复合材料尤其是高体分SiCp/Al复合材料的加工缺少系统性研究，对材料的基本加工性能缺乏深入了解，对其基础加工机理尚未完全明确，极大地阻碍了SiCp/Al复合材料的广泛应用。因此，本课题通过研究SiCp/Al复合材料高速加工条件下的表面质量，希望能够进一步理解其加工机理，推动其应用。图1-2SiCp/Al复合材料研究内容分布[17]相关研究表明，提高加工应变率不仅可以减少加工表面缺陷，改善加工表面质量，刀具性能也得到提高，极大的节约了SiCp/Al复合材料的生产制造成本。如图1-3所示，高速加工作为提高加工应变率最直接的方式之一，在航空航天、交通运输、医疗器械、模具制造等诸多领域具有良好的应用前景。图1-3加工工艺和力学测试技术对应的应变率[18]随着加工过程中的应变率提高，材料强度也发生变化，如图1-4所示。随着加工应变率的提高，塑性材料的拉伸强度σb和屈服强度σs逐渐增加，但拉伸强度的增长速率低于屈服强度。因此，屈服强度和拉伸强度的比值越来越接近
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-素之一，一直受到研究人员的广泛关注。但由于SiCp/Al复合材料的自身结构特性以及当前技术手段的限制，目前对SiCp/Al复合材料尤其是高体分SiCp/Al复合材料的加工缺少系统性研究，对材料的基本加工性能缺乏深入了解，对其基础加工机理尚未完全明确，极大地阻碍了SiCp/Al复合材料的广泛应用。因此，本课题通过研究SiCp/Al复合材料高速加工条件下的表面质量，希望能够进一步理解其加工机理，推动其应用。图1-2SiCp/Al复合材料研究内容分布[17]相关研究表明，提高加工应变率不仅可以减少加工表面缺陷，改善加工表面质量，刀具性能也得到提高，极大的节约了SiCp/Al复合材料的生产制造成本。如图1-3所示，高速加工作为提高加工应变率最直接的方式之一，在航空航天、交通运输、医疗器械、模具制造等诸多领域具有良好的应用前景。图1-3加工工艺和力学测试技术对应的应变率[18]随着加工过程中的应变率提高，材料强度也发生变化，如图1-4所示。随着加工应变率的提高，塑性材料的拉伸强度σb和屈服强度σs逐渐增加，但拉伸强度的增长速率低于屈服强度。因此，屈服强度和拉伸强度的比值越来越接近
【参考文献】：
期刊论文
[1]综述:SiC/Al界面反应与界面结构演变规律及机制[J]. 邱丰,佟昊天,沈平,丛晓霜,王轶,姜启川. 金属学报. 2019(01)
[2]Ultrasonic vibration-assisted machining:principle,design and application[J]. Wei-Xing Xu,Liang-Chi Zhang. Advances in Manufacturing. 2015(03)
[3]铝基碳化硅复合材料超声振动辅助划痕表面形貌研究[J]. 周晓勤,梁桂强,郭婷婷. 功能材料. 2014(23)
[4]高速铣削高体积分数SiCp/Al复合材料表面形貌及切屑机制的研究[J]. 于晓琳,黄树涛,赵文珍,周丽,周家林. 中国机械工程. 2010(05)
[5]超高速加工技术及核心装备体系的研究[J]. 田丛林. 机电信息. 2009(24)
[6]SiCp/Al复合材料的超精密车削试验[J]. 葛英飞,徐九华,杨辉. 光学精密工程. 2009(07)
[7]碳化硅增强颗粒含量和尺寸对铝基复合材料超精密车削表面的影响[J]. 葛英飞,徐九华,杨辉,罗松保,傅玉灿. 机械工程材料. 2007(06)
[8]颗粒增强金属基复合材料的特种加工研究现状[J]. 李德溥,姚英学,袁哲俊. 机械制造. 2006(10)
[9]单晶硅超精密磨削过程的分子动力学仿真[J]. 郭晓光,郭东明,康仁科,金洙吉. 机械工程学报. 2006(06)
[10]超高速加工技术的应用和发展趋势[J]. 刘悦,刘英舜. 机床与液压. 2003(05)
博士论文
[1]高速切削材料变形及断裂行为对切屑形成的影响机理研究[D]. 王兵.山东大学 2016
[2]SiCp/Al复合材料薄壁件高速铣削机理实验研究[D]. 焦可如.长春理工大学 2016
[3]高体积分数SiCp/Al复合材料高速铣削基础研究[D]. 王涛.北京理工大学 2015
[4]SiCp/Al复合材料高速铣削表面质量及刀具磨损研究[D]. 王阳俊.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]PCD刀具高速铣削SiCp/Al复合材料理论和试验研究[D]. 丛鹏泉.北京理工大学 2015
本文编号：3500766
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SiCp/Al复合材料微观结构
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-素之一，一直受到研究人员的广泛关注。但由于SiCp/Al复合材料的自身结构特性以及当前技术手段的限制，目前对SiCp/Al复合材料尤其是高体分SiCp/Al复合材料的加工缺少系统性研究，对材料的基本加工性能缺乏深入了解，对其基础加工机理尚未完全明确，极大地阻碍了SiCp/Al复合材料的广泛应用。因此，本课题通过研究SiCp/Al复合材料高速加工条件下的表面质量，希望能够进一步理解其加工机理，推动其应用。图1-2SiCp/Al复合材料研究内容分布[17]相关研究表明，提高加工应变率不仅可以减少加工表面缺陷，改善加工表面质量，刀具性能也得到提高，极大的节约了SiCp/Al复合材料的生产制造成本。如图1-3所示，高速加工作为提高加工应变率最直接的方式之一，在航空航天、交通运输、医疗器械、模具制造等诸多领域具有良好的应用前景。图1-3加工工艺和力学测试技术对应的应变率[18]随着加工过程中的应变率提高，材料强度也发生变化，如图1-4所示。随着加工应变率的提高，塑性材料的拉伸强度σb和屈服强度σs逐渐增加，但拉伸强度的增长速率低于屈服强度。因此，屈服强度和拉伸强度的比值越来越接近
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-素之一，一直受到研究人员的广泛关注。但由于SiCp/Al复合材料的自身结构特性以及当前技术手段的限制，目前对SiCp/Al复合材料尤其是高体分SiCp/Al复合材料的加工缺少系统性研究，对材料的基本加工性能缺乏深入了解，对其基础加工机理尚未完全明确，极大地阻碍了SiCp/Al复合材料的广泛应用。因此，本课题通过研究SiCp/Al复合材料高速加工条件下的表面质量，希望能够进一步理解其加工机理，推动其应用。图1-2SiCp/Al复合材料研究内容分布[17]相关研究表明，提高加工应变率不仅可以减少加工表面缺陷，改善加工表面质量，刀具性能也得到提高，极大的节约了SiCp/Al复合材料的生产制造成本。如图1-3所示，高速加工作为提高加工应变率最直接的方式之一，在航空航天、交通运输、医疗器械、模具制造等诸多领域具有良好的应用前景。图1-3加工工艺和力学测试技术对应的应变率[18]随着加工过程中的应变率提高，材料强度也发生变化，如图1-4所示。随着加工应变率的提高，塑性材料的拉伸强度σb和屈服强度σs逐渐增加，但拉伸强度的增长速率低于屈服强度。因此，屈服强度和拉伸强度的比值越来越接近
【参考文献】：
期刊论文
[1]综述:SiC/Al界面反应与界面结构演变规律及机制[J]. 邱丰,佟昊天,沈平,丛晓霜,王轶,姜启川. 金属学报. 2019(01)
[2]Ultrasonic vibration-assisted machining:principle,design and application[J]. Wei-Xing Xu,Liang-Chi Zhang. Advances in Manufacturing. 2015(03)
[3]铝基碳化硅复合材料超声振动辅助划痕表面形貌研究[J]. 周晓勤,梁桂强,郭婷婷. 功能材料. 2014(23)
[4]高速铣削高体积分数SiCp/Al复合材料表面形貌及切屑机制的研究[J]. 于晓琳,黄树涛,赵文珍,周丽,周家林. 中国机械工程. 2010(05)
[5]超高速加工技术及核心装备体系的研究[J]. 田丛林. 机电信息. 2009(24)
[6]SiCp/Al复合材料的超精密车削试验[J]. 葛英飞,徐九华,杨辉. 光学精密工程. 2009(07)
[7]碳化硅增强颗粒含量和尺寸对铝基复合材料超精密车削表面的影响[J]. 葛英飞,徐九华,杨辉,罗松保,傅玉灿. 机械工程材料. 2007(06)
[8]颗粒增强金属基复合材料的特种加工研究现状[J]. 李德溥,姚英学,袁哲俊. 机械制造. 2006(10)
[9]单晶硅超精密磨削过程的分子动力学仿真[J]. 郭晓光,郭东明,康仁科,金洙吉. 机械工程学报. 2006(06)
[10]超高速加工技术的应用和发展趋势[J]. 刘悦,刘英舜. 机床与液压. 2003(05)
博士论文
[1]高速切削材料变形及断裂行为对切屑形成的影响机理研究[D]. 王兵.山东大学 2016
[2]SiCp/Al复合材料薄壁件高速铣削机理实验研究[D]. 焦可如.长春理工大学 2016
[3]高体积分数SiCp/Al复合材料高速铣削基础研究[D]. 王涛.北京理工大学 2015
[4]SiCp/Al复合材料高速铣削表面质量及刀具磨损研究[D]. 王阳俊.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]PCD刀具高速铣削SiCp/Al复合材料理论和试验研究[D]. 丛鹏泉.北京理工大学 2015
本文编号：3500766
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