陶瓷刀具高温力学性能演变及其对加工表面质量的影响研究
发布时间：2021-05-26 15:00
高速切削加工是当代制造加工领域主要发展方向之一。陶瓷刀具作为主要刀具体系之一,在高速精加工及半精加工方面有重要的应用领域。生产加工时,刀具-工件接触区是不均匀的热-力-化学多场协同作用,此时陶瓷刀具高温力学性能将发生不同规律的演变,该演变会影响到陶瓷刀具的失效、刀具寿命以及工件的加工表面质量。基于目前鲜有关于刀具高温力学性能演变对加工表面质量的影响的研究现状,本论文主要研究陶瓷刀具高温力学性能的演变规律、演变机理及其对加工表面质量的影响,进而对不同高温力学性能的陶瓷刀具切削性能进行评价,将有利于指导陶瓷刀具切削选型以及新型高性能陶瓷刀具的设计研制。首先制备了两种不同性能的Al2O3/（W,Ti）C陶瓷刀具材料,一种是不添加金属Ni的Al2O3/（W,Ti）C陶瓷刀具体系（简记为AWT）,另一种是添加金属Ni的Al2O3/（W,Ti）C/Ni陶瓷刀具体系（简记为AWTN）。经过优化烧结工艺分别得到AWT的室温断裂韧度、抗弯强度和维氏硬度为5.5±0.2 MPa m1/2、750±25 MPa和19.5±0.5 GPa;AWTN的室温断裂韧度、抗弯强度和硬度分别是6.5±0.3 MPa.m...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 陶瓷刀具切削加工概述
1.2 陶瓷刀具材料高温力学性能的研究现状
1.2.1 陶瓷刀具材料的高温断裂韧度
1.2.2 陶瓷刀具材料的高温抗弯强度
1.2.3 陶瓷刀具材料的高温维氏硬度
1.3 陶瓷刀具切削加工的研究现状
1.3.1 陶瓷刀具摩擦磨损与刀具失效的研究现状
1.3.2 加工表面质量的研究现状
1.4 刀具切削性能评价的研究现状
1.5 陶瓷刀具切削加工研究存在的问题
1.6 研究目的、意义及主要内容
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究意义
1.6.3 研究内容
第2章 陶瓷刀具的研制及其室温力学性能研究
2.1 陶瓷刀具材料的选取
2.1.1 材料组分理论分析
2.1.2 试验材料的准备
2.2 陶瓷刀具的研制工艺优化
2.2.1 室温力学性能测试和微观组织表征
2.2.2 陶瓷烧结工艺参数的确定
2.3 陶瓷刀具材料室温力学性能和微观组织
2.4 本章小结
第3章 陶瓷刀具材料高温力学性能及其演变机理
3.1 高温断裂韧度
3.1.1 测试方法
3.1.2 高温断裂韧度演变规律及机理
3.2 高温抗弯强度和弹性模量
3.2.1 测试方法
3.2.2 高温抗弯强度和弹性模量演变规律及机理
3.3 高温维氏硬度
3.3.1 测试方法
3.3.2 高温维氏硬度演变规律及机理
3.4 本章小结
第4章 切削淬硬钢H13时的刀具磨损机理和加工表面质量研究
4.1 陶瓷刀具材料和淬硬钢H13的摩擦磨损试验
4.1.1 摩擦磨损试验方案
4.1.2 试验结果分析
4.2 陶瓷刀具切削淬硬钢H13的试验研究
4.2.1 试验材料和方案设计
4.2.2 切削温度研究
4.2.3 陶瓷刀具磨损机理研究
4.2.4 后刀面磨损量对加工表面质量的影响
4.2.5 刀具高温力学性能对加工表面质量的影响
4.3 本章小结
第5章 陶瓷刀具高温力学性能与切削性能之间的模糊评价
5.1 因素集与评价集的确定
5.2 陶瓷刀具高温力学性能的权重分配
5.2.1 指数法确定刀具材料的高温力学性能权重
5.2.2 室温力学性能权重
5.3 基于模糊综合评价法的刀具切削性能研究
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文与获得的奖励
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]WC和Mo2C的添加对Ti（C,N）基金属陶瓷高温显微硬度的影响[J]. 吴悦梅,周黎明,熊计,叶俊镠,文斌. 机械工程材料. 2017(07)
[2]涂层刀具切削淬硬H13模具钢的切削性能研究[J]. 杜劲,刘战强,张静婕,郝广超,管延锦. 工具技术. 2016(10)
[3]纯铁车削刀具磨损对表面完整性的影响[J]. 孔金星,胡锟,夏志辉,李亮. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(02)
[4]硬态切削表面残余应力分析研究[J]. 李万钟,屈健康,李娜娜,徐颖强,郭彩虹. 航空制造技术. 2015(06)
[5]航空钛合金结构件铣削刀具性能模糊综合评判[J]. 赵威,王盛璋,何宁,李亮,杨吟飞. 中国机械工程. 2015(06)
[6]机械加工表面质量的影响因素及控制方法[J]. 董桥华. 中国建材科技. 2014(02)
[7]基于熵值法的山东省城镇化质量测度及空间差异分析[J]. 王富喜,毛爱华,李赫龙,贾明璐. 地理科学. 2013(11)
[8]熵值法和层次分析法在权重确定中的应用[J]. 陆添超,康凯. 电脑编程技巧与维护. 2009(22)
[9]TC4钛合金高速铣削参数对表面完整性影响研究[J]. 杨振朝,张定华,姚倡锋,任军学,杜随更. 西北工业大学学报. 2009(04)
[10]钛合金插铣过程刀具切削性能的模糊综合评价[J]. 秦旭达,冀晓来,滑松,张剑刚,刘伟成,陈仕茂. 航空制造技术. 2009(13)
博士论文
[1]用于高速切削镍基高温合金的陶瓷刀具研制及其性能研究[D]. 赵斌.山东大学 2018
[2]基于性能驱动设计的Ti（C,N）基金属陶瓷刀具研制及其切削性能研究[D]. 徐庆钟.山东大学 2016
[3]模具钢硬态切削过程刀具磨损及表面淬火效应研究[D]. 岳彩旭.哈尔滨理工大学 2012
[4]硼化钛基复相陶瓷刀具及其失效机理研究[D]. 宋金鹏.山东大学 2012
[5]高效切削钛合金Ti6Al4V刀具磨损特性及切削性能研究[D]. 范依航.哈尔滨理工大学 2011
[6]Al2O3基纳米复合陶瓷刀具材料的研制及切削性能研究[D]. 周咏辉.山东大学 2009
[7]淬硬钢GCr15精密切削过程的建模与加工表面完整性预测[D]. 陈涛.哈尔滨理工大学 2009
硕士论文
[1]硬态车削淬硬钢切屑形成机理及表面完整性研究[D]. 杜倩倩.济南大学 2016
[2]淬硬钢硬态车削表面白层与残余应力研究[D]. 陈立.华中科技大学 2016
[3]SiC晶须与纳米颗粒协同增韧Al2O3基陶瓷刀具及其切削性能研究[D]. 刘雪飞.山东大学 2015
[4]硬切削数据库及PCBN刀具性能评价体系[D]. 郑文娟.哈尔滨理工大学 2015
[5]H13钢硬态铣削过程中的刀具磨损及其对表面完整性的影响[D]. 吕宏刚.山东大学 2012
[6]评价方法的演变与分类研究[D]. 王雪铭.上海交通大学 2009
[7]钛合金插铣过程刀具性能测试与模糊综合评价[D]. 张剑刚.天津大学 2007
[8]插铣过程刀具性能模糊综合评判[D]. 齐文国.天津大学 2006
[9]模糊层次综合评价法及其应用[D]. 江高.天津大学 2005
本文编号：3206575
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 陶瓷刀具切削加工概述
1.2 陶瓷刀具材料高温力学性能的研究现状
1.2.1 陶瓷刀具材料的高温断裂韧度
1.2.2 陶瓷刀具材料的高温抗弯强度
1.2.3 陶瓷刀具材料的高温维氏硬度
1.3 陶瓷刀具切削加工的研究现状
1.3.1 陶瓷刀具摩擦磨损与刀具失效的研究现状
1.3.2 加工表面质量的研究现状
1.4 刀具切削性能评价的研究现状
1.5 陶瓷刀具切削加工研究存在的问题
1.6 研究目的、意义及主要内容
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究意义
1.6.3 研究内容
第2章 陶瓷刀具的研制及其室温力学性能研究
2.1 陶瓷刀具材料的选取
2.1.1 材料组分理论分析
2.1.2 试验材料的准备
2.2 陶瓷刀具的研制工艺优化
2.2.1 室温力学性能测试和微观组织表征
2.2.2 陶瓷烧结工艺参数的确定
2.3 陶瓷刀具材料室温力学性能和微观组织
2.4 本章小结
第3章 陶瓷刀具材料高温力学性能及其演变机理
3.1 高温断裂韧度
3.1.1 测试方法
3.1.2 高温断裂韧度演变规律及机理
3.2 高温抗弯强度和弹性模量
3.2.1 测试方法
3.2.2 高温抗弯强度和弹性模量演变规律及机理
3.3 高温维氏硬度
3.3.1 测试方法
3.3.2 高温维氏硬度演变规律及机理
3.4 本章小结
第4章 切削淬硬钢H13时的刀具磨损机理和加工表面质量研究
4.1 陶瓷刀具材料和淬硬钢H13的摩擦磨损试验
4.1.1 摩擦磨损试验方案
4.1.2 试验结果分析
4.2 陶瓷刀具切削淬硬钢H13的试验研究
4.2.1 试验材料和方案设计
4.2.2 切削温度研究
4.2.3 陶瓷刀具磨损机理研究
4.2.4 后刀面磨损量对加工表面质量的影响
4.2.5 刀具高温力学性能对加工表面质量的影响
4.3 本章小结
第5章 陶瓷刀具高温力学性能与切削性能之间的模糊评价
5.1 因素集与评价集的确定
5.2 陶瓷刀具高温力学性能的权重分配
5.2.1 指数法确定刀具材料的高温力学性能权重
5.2.2 室温力学性能权重
5.3 基于模糊综合评价法的刀具切削性能研究
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文与获得的奖励
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]WC和Mo2C的添加对Ti（C,N）基金属陶瓷高温显微硬度的影响[J]. 吴悦梅,周黎明,熊计,叶俊镠,文斌. 机械工程材料. 2017(07)
[2]涂层刀具切削淬硬H13模具钢的切削性能研究[J]. 杜劲,刘战强,张静婕,郝广超,管延锦. 工具技术. 2016(10)
[3]纯铁车削刀具磨损对表面完整性的影响[J]. 孔金星,胡锟,夏志辉,李亮. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(02)
[4]硬态切削表面残余应力分析研究[J]. 李万钟,屈健康,李娜娜,徐颖强,郭彩虹. 航空制造技术. 2015(06)
[5]航空钛合金结构件铣削刀具性能模糊综合评判[J]. 赵威,王盛璋,何宁,李亮,杨吟飞. 中国机械工程. 2015(06)
[6]机械加工表面质量的影响因素及控制方法[J]. 董桥华. 中国建材科技. 2014(02)
[7]基于熵值法的山东省城镇化质量测度及空间差异分析[J]. 王富喜,毛爱华,李赫龙,贾明璐. 地理科学. 2013(11)
[8]熵值法和层次分析法在权重确定中的应用[J]. 陆添超,康凯. 电脑编程技巧与维护. 2009(22)
[9]TC4钛合金高速铣削参数对表面完整性影响研究[J]. 杨振朝,张定华,姚倡锋,任军学,杜随更. 西北工业大学学报. 2009(04)
[10]钛合金插铣过程刀具切削性能的模糊综合评价[J]. 秦旭达,冀晓来,滑松,张剑刚,刘伟成,陈仕茂. 航空制造技术. 2009(13)
博士论文
[1]用于高速切削镍基高温合金的陶瓷刀具研制及其性能研究[D]. 赵斌.山东大学 2018
[2]基于性能驱动设计的Ti（C,N）基金属陶瓷刀具研制及其切削性能研究[D]. 徐庆钟.山东大学 2016
[3]模具钢硬态切削过程刀具磨损及表面淬火效应研究[D]. 岳彩旭.哈尔滨理工大学 2012
[4]硼化钛基复相陶瓷刀具及其失效机理研究[D]. 宋金鹏.山东大学 2012
[5]高效切削钛合金Ti6Al4V刀具磨损特性及切削性能研究[D]. 范依航.哈尔滨理工大学 2011
[6]Al2O3基纳米复合陶瓷刀具材料的研制及切削性能研究[D]. 周咏辉.山东大学 2009
[7]淬硬钢GCr15精密切削过程的建模与加工表面完整性预测[D]. 陈涛.哈尔滨理工大学 2009
硕士论文
[1]硬态车削淬硬钢切屑形成机理及表面完整性研究[D]. 杜倩倩.济南大学 2016
[2]淬硬钢硬态车削表面白层与残余应力研究[D]. 陈立.华中科技大学 2016
[3]SiC晶须与纳米颗粒协同增韧Al2O3基陶瓷刀具及其切削性能研究[D]. 刘雪飞.山东大学 2015
[4]硬切削数据库及PCBN刀具性能评价体系[D]. 郑文娟.哈尔滨理工大学 2015
[5]H13钢硬态铣削过程中的刀具磨损及其对表面完整性的影响[D]. 吕宏刚.山东大学 2012
[6]评价方法的演变与分类研究[D]. 王雪铭.上海交通大学 2009
[7]钛合金插铣过程刀具性能测试与模糊综合评价[D]. 张剑刚.天津大学 2007
[8]插铣过程刀具性能模糊综合评判[D]. 齐文国.天津大学 2006
[9]模糊层次综合评价法及其应用[D]. 江高.天津大学 2005
本文编号：3206575
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