C/C-SiC复合材料钻削加工试验研究
发布时间：2023-05-05 22:55
C/C-SiC复合材料作为一种先进的复合材料,具有硬度高、密度低、耐腐蚀、抗氧化性能好、优异的高温力学性能和热物理性能等优点,逐渐成为新型高温结构材料和功能材料而在航空航天、汽车等领域得到广泛的应用。但是C/C-SiC复合材料力学性能各向异性、层间强度低,使得其切削时在切削力的作用下容易产生分层、撕裂、崩边等缺陷,而且C/C-SiC复合材料由于基体SiC的存在,其硬度高,容易导致加工刀具的磨损与失效,钻削加工更严重,是典型的难加工材料。本文以C/C-SiC复合材料为研究对象,对其力学性能、微观结构进行研究,并对其钻削过程中产生的轴向力、钻削孔的质量和刀具磨损开展了相关的试验研究。通过对C/C-SiC复合材料性能的测定及微观结构的观察分析,结果表明：SiC含量较高的C/C-SiC复合材料,其抗弯强度、断裂韧性等性能较低。在同一试样材料下,当压力方向与碳纤维铺层方向垂直时的性能要明显优于压力方向平行于碳纤维铺层方向的性能；C/C-SiC复合材料的断裂形式主要是脆性断裂,表现为碳纤维的整齐脆性断裂、纤维拨出、纤维分离等。利用钎焊金刚石钻头与电镀金刚石钻头对C/C-SiC复合材料进行钻削试验,...
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 C/C-SiC复合材料的特点及应用
1.2.1 C/C-SiC复合材料的性能特点
1.2.2 C/C-SiC复合材料的应用
1.3 C/C-SiC复合材料的国内外研究现状
1.3.1 C/C-SiC复合材料的国外研究现状
1.3.2 C/C-SiC复合材料的国内研究现状
1.4 碳纤维复合材料钻削加工技术的国内外研究现状
1.5 本课题主要研究内容
第2章 C/C-SiC复合材料的物理机械性能及微观结构
2.1 试验材料性能的测定
2.1.1 材料性能测定设备
2.1.2 试验材料
2.2 试验材料性能测定方法
2.2.1 实际密度的测定
2.2.2 抗弯强度的测定
2.2.3 剪切强度的测定
2.2.4 断裂韧性的测定
2.3 测试试验结果与分析
2.4 试验材料的显微结构
2.4.1 X射线衍射分析
2.4.2 C/C-SiC复合材料的表面成分分析
2.4.3 断口微观形貌
2.5 本章小结
第3章 C/C-SiC复合材料钻削加工技术研究
3.1 C/C-SiC复合材料的钻削加工试验方法
3.1.1 试验刀具
3.1.2 试验材料
3.1.3 钻削加工试验平台
3.1.4 孔质量检测设备
3.1.5 工艺参数及试验方案
3.2 C/C-SiC复合材料钻削过程中的受力分析
3.2.1 采用VD的钻削加工方式钻削时的受力分析
3.2.2 采用PD的钻削加工方式钻削时的受力分析
3.3 C/C-SiC复合材料钻削轴向力的结果分析
3.3.1 不同金刚石钻头钻削后的轴向力对比
3.3.2 不同钻削参数下轴向力的变化
3.3.3 不同钻孔个数下轴向力的变化
3.3.4 不同SiC含量C/C-SiC复合材料的轴向力对比
3.3.5 不同钻削加工方式下的轴向力对比
3.4 钻削加工过程分析
3.4.1 出口处设置石墨垫板时钻削轴向力的变化曲线
3.4.2 出口处未设置石墨垫板时钻削轴向力的变化曲线
3.5 C/C-SiC复合材料钻削孔质量的研究
3.5.1 两种金刚石钻头钻削加工后孔的形貌对比
3.5.2 不同切削参数下孔的形貌对比
3.5.3 不同SiC含量的C/C-SiC复合材料孔的出入口形貌对比
3.5.4 不同钻削加工方式下孔的出入口形貌对比
3.6 孔壁的加工质量
3.7 钻削加工缺陷分析
3.7.1 崩边缺陷产生的原因
3.7.2 撕裂及分层缺陷
3.8 本章小结
第4章 金刚石钻头钻削C/C-SiC复合材料的磨损机理研究
4.1 金刚石钻头磨损特征
4.1.1 两种金刚石钻头钻削加工后的磨损特征对比
4.1.2 不同SiC含量C/C-SiC复合材料钻削后金刚石钻头的磨损特征对比
4.1.3 两种钻削加工方式下钎焊金刚石钻头的磨损特征对比
4.1.4 不同加工参数下钎焊金刚石钻头的磨损特征对比
4.2 金刚石钻头的磨损机理
4.3 本章小结
第5章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文与获得的奖励
附件
本文编号：3808523
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 C/C-SiC复合材料的特点及应用
1.2.1 C/C-SiC复合材料的性能特点
1.2.2 C/C-SiC复合材料的应用
1.3 C/C-SiC复合材料的国内外研究现状
1.3.1 C/C-SiC复合材料的国外研究现状
1.3.2 C/C-SiC复合材料的国内研究现状
1.4 碳纤维复合材料钻削加工技术的国内外研究现状
1.5 本课题主要研究内容
第2章 C/C-SiC复合材料的物理机械性能及微观结构
2.1 试验材料性能的测定
2.1.1 材料性能测定设备
2.1.2 试验材料
2.2 试验材料性能测定方法
2.2.1 实际密度的测定
2.2.2 抗弯强度的测定
2.2.3 剪切强度的测定
2.2.4 断裂韧性的测定
2.3 测试试验结果与分析
2.4 试验材料的显微结构
2.4.1 X射线衍射分析
2.4.2 C/C-SiC复合材料的表面成分分析
2.4.3 断口微观形貌
2.5 本章小结
第3章 C/C-SiC复合材料钻削加工技术研究
3.1 C/C-SiC复合材料的钻削加工试验方法
3.1.1 试验刀具
3.1.2 试验材料
3.1.3 钻削加工试验平台
3.1.4 孔质量检测设备
3.1.5 工艺参数及试验方案
3.2 C/C-SiC复合材料钻削过程中的受力分析
3.2.1 采用VD的钻削加工方式钻削时的受力分析
3.2.2 采用PD的钻削加工方式钻削时的受力分析
3.3 C/C-SiC复合材料钻削轴向力的结果分析
3.3.1 不同金刚石钻头钻削后的轴向力对比
3.3.2 不同钻削参数下轴向力的变化
3.3.3 不同钻孔个数下轴向力的变化
3.3.4 不同SiC含量C/C-SiC复合材料的轴向力对比
3.3.5 不同钻削加工方式下的轴向力对比
3.4 钻削加工过程分析
3.4.1 出口处设置石墨垫板时钻削轴向力的变化曲线
3.4.2 出口处未设置石墨垫板时钻削轴向力的变化曲线
3.5 C/C-SiC复合材料钻削孔质量的研究
3.5.1 两种金刚石钻头钻削加工后孔的形貌对比
3.5.2 不同切削参数下孔的形貌对比
3.5.3 不同SiC含量的C/C-SiC复合材料孔的出入口形貌对比
3.5.4 不同钻削加工方式下孔的出入口形貌对比
3.6 孔壁的加工质量
3.7 钻削加工缺陷分析
3.7.1 崩边缺陷产生的原因
3.7.2 撕裂及分层缺陷
3.8 本章小结
第4章 金刚石钻头钻削C/C-SiC复合材料的磨损机理研究
4.1 金刚石钻头磨损特征
4.1.1 两种金刚石钻头钻削加工后的磨损特征对比
4.1.2 不同SiC含量C/C-SiC复合材料钻削后金刚石钻头的磨损特征对比
4.1.3 两种钻削加工方式下钎焊金刚石钻头的磨损特征对比
4.1.4 不同加工参数下钎焊金刚石钻头的磨损特征对比
4.2 金刚石钻头的磨损机理
4.3 本章小结
第5章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文与获得的奖励
附件
本文编号：3808523
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