晶粒大小和动态断裂韧性对氧化锆陶瓷磨削性能影响的基础研究

发布时间：2023-02-28 17:53

　　氧化锆陶瓷由于其优良的材料特性,而被广泛应用于气体、温度、加速度等各类传感器以及涂层材料、机械制造等诸多领域。由于氧化锆陶瓷的硬脆特性,磨削加工时易产生裂纹、凹坑和损伤层等加工表面/亚表面损伤,造成零部件使用性能和使用寿命的下降。纳米氧化锆陶瓷和普通氧化锆陶瓷的力学性能相差较大,在相同的磨削工艺参数下磨削后的磨削质量也会不同。因此本文以三种晶粒大小不同的氧化锆陶瓷为研究对象,开展氧化锆陶瓷相关力学性能的测量,研究影响其脆塑性转变的动态临界磨削力的相关因素,通过实验研究氧化锆陶瓷的动态断裂韧性和晶粒大小对氧化锆陶瓷磨削性能的影响规律,为各种氧化锆陶瓷磨削加工选择合理工艺参数以提高磨削加工质量提供指导。本文具体研究工作内容包括:首先,选择平均晶粒大小为50nm,500nm,5000nm的三种氧化锆陶瓷工件,进行霍普金森压杆实验、硬度压痕实验以及弹性压缩实验,根据实验结果和相关公式计算得出这三种氧化锆陶瓷的相关力学性能,为后面的磨削实验以及分析提供可靠的材料基础性能数据。然后,根据氧化锆陶瓷的材料去除机理,分析氧化锆陶瓷脆塑性转变的动态单颗磨粒临界磨削力的影响因素。基于氧化锆陶瓷动态断裂韧性...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景及意义
        1.2.1 研究背景
        1.2.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 工程陶瓷高效精密磨削加工方法
        1.3.2 工程陶瓷材料去除机理
        1.3.3 动态断裂韧性及晶粒大小对氧化锆陶瓷磨削性能影响研究
    1.4 论文结构
    1.5 本章小结
第二章 氧化锆陶瓷材料性能测试与磨削实验方案
    2.1 不同晶粒大小的氧化锆陶瓷力学性能测试实验
        2.1.1 霍普金森压杆实验
        2.1.2 硬度压痕实验
        2.1.3 弹性压缩实验
    2.2 不同晶粒大小的氧化锆陶瓷平面磨削工艺实验方案
        2.2.1 实验材料与夹具
        2.2.2 平面磨削工艺实验设备
        2.2.3 平面磨削工艺实验方案
    2.3 磨削实验结果的检测方案
        2.3.1 磨削力的检测
        2.3.2 磨削表面粗糙度的检测
        2.3.3 磨削表面破碎率的检测
        2.3.4 磨削亚表面损伤的检测
    2.4 本章小结
第三章 动态断裂韧性对氧化锆陶瓷磨削性能影响的研究
    3.1 氧化锆陶瓷动态临界磨削力模型及实验验证
        3.1.1 氧化锆陶瓷磨削产生横向裂纹的动态临界磨削力模型
        3.1.2 氧化锆陶瓷动态临界磨削力模型参数的确定以及验证
    3.2 动态断裂韧性对氧化锆陶瓷磨削性能影响的实验研究
        3.2.1 磨削工艺参数对磨削力影响规律
        3.2.2 磨削工艺参数对磨削表面粗糙度影响规律
        3.2.3 磨削工艺参数对磨削表面破碎率影响规律
        3.2.4 磨削工艺参数对亚表面损伤深度影响规律
    3.3 本章小结
第四章 晶粒大小对氧化锆陶瓷磨削性能影响的研究
    4.1 基于晶粒大小的氧化锆陶瓷磨削性能影响的理论分析
    4.2 晶粒大小对氧化锆陶瓷磨削性能影响的研究
        4.2.1 晶粒大小对磨削力影响分析
        4.2.2 晶粒大小对磨削表面粗糙度影响分析
        4.2.3 晶粒大小对磨削表面破碎率影响分析
        4.2.4 晶粒大小对磨削亚表面磨削损伤影响分析
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
附录:攻读学位期间发表的论文



本文编号：3751584