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纳米孪晶立方氮化硼机械研磨机理研究

发布时间:2018-10-30 06:21
【摘要】:为了将新型超硬纳米孪晶立方氮化硼(nt-c BN)材料制备成能够实现铁基金属材料,特别是硬度较高材料的精密及超精密切削刀具,针对机械研磨方法,从理论和试验角度分别对纳米孪晶立方氮化硼材料的机械研磨机理进行了研究。对纳米孪晶立方氮化硼材料动态脆塑转变临界研磨深度进行了理论分析及试验验证;基于临界研磨深度,实现了对该材料的塑性域精细研磨;利用理论计算及原子力显微镜表面检测结果,针对研磨后塑性沟槽深度及宽度,分析了研磨过程中塑性沟槽形成机理。研究结果表明,纳米孪晶立方氮化硼材料动态脆塑转变临界研磨深度为23.9 nm;使用0.5μm金刚石研磨颗粒研磨材料表面粗糙度达到1.99 nm,PV值77.05 nm;研磨塑性沟槽深度理论最小值2.25 nm,与试验结果相吻合;研磨塑性沟槽宽度为固定、游离研磨颗粒共同作用的结果,宽度保持在亚微米级。因此,纳米孪晶立方氮化硼材料具有较好的可加工性,采用机械研磨方法能够实现较高精度表面的高效率加工。
[Abstract]:In order to fabricate new superhard nanocrystalline cubic boron nitride (nt-c BN) materials into precision and ultra-precision cutting tools which can realize iron-base metal materials, especially those with high hardness, the mechanical grinding method was studied. The mechanical grinding mechanism of nanocrystalline cubic boron nitride materials was studied theoretically and experimentally. The critical grinding depth of dynamic brittle-plastic transition of nanocrystalline cubic boron nitride material is theoretically analyzed and tested, and the plastic domain fine grinding of the material is realized based on the critical grinding depth. The forming mechanism of plastic grooves in the grinding process is analyzed according to the depth and width of the plastic grooves after grinding by using the theoretical calculation and the results of the surface inspection of atomic force microscope (AFM). The results show that the critical grinding depth of dynamic brittle-plastic transition of nanocrystalline cubic boron nitride material is 23.9 nm;. The surface roughness of diamond abrasive material with 0.5 渭 m is 1.99 nm,PV and 77.05 nm;. The theoretical minimum value of lapping plastic groove depth is 2. 25 nm, which is consistent with the experimental results, and the width of lapping plastic groove is fixed and the width of free abrasive particles is kept in submicron order. Therefore, nanocrystalline cubic boron nitride (CBN) material has good processability, and the mechanical grinding method can realize high efficiency machining of high precision surface.
【作者单位】: 燕山大学机械工程学院;燕山大学车辆与能源学院;哈尔滨工业大学机电工程学院;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51205343和51105327)
【分类号】:TG580.1

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