CNTs增强Al 2 O 3 /TiC陶瓷拉拔模具的制备及摩擦磨损性能研究
发布时间：2022-01-20 10:06
拉拔加工过程中,拉拔模具工况条件恶劣,与拉拔线材摩擦剧烈,润滑状态不稳定,边界润滑、流体润滑和干摩擦相互影响,造成模具磨损失效,严重影响线材的尺寸精度和表面质量。因此,提高模具的耐磨性成为十分迫切的问题,而模具的强韧化、自润滑及内孔表面的减摩抗磨技术是解决问题的关键,是拉拔模具在工程应用中最主要的基础科学问题。由于CNTs同时具有高强度和自润滑性能,本文将CNTs添加到Al2O3/TiC陶瓷中,经过真空热压烧结,制备Al2O3/TiC/CNTs陶瓷拉拔模具材料,并对其模具结构、物理机械性能、裂纹扩展、增强增韧机理及摩擦磨损性能进行了分析研究。以TiC和Al2O3作为基体,添加CNTs和微量金属,采用热压烧结工艺,制备出具有高硬度及耐磨性的Al2O3/TiC/CNTs陶瓷拉拔模具材料,并对其进行物理机械性能实验以及显微结构分析。结果表明:Al2O3/TiC/CNTs陶瓷拉...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热压烧结试样
A型拉制模
1，定径区长度 h 选择为 1.5 毫米，工作区长度 h1选择 7 毫米，出口角度选择为 75°，为 3 毫米，线材由直径 2.2 毫米压缩到 2 毫米，压缩比为 9%，研究不同的定径区对线材及模具的影响。定径区角度 2α 依次为 6°、8°、10°、12°、14°、16°、18°、。为了建模方便，模型进行了适当的简化。钢丝选择 12Cr18Ni9 冷拔钢丝，拉拔模料设置为陶瓷材料。采用 SOLIDWORKS 三维绘图软件建立拉拔仿真模型，包括线材和模具模芯，将模存为.step 格式，并导入 Abaqus 软件中，如图 2.5 所示，在线材的出口端的端面施线拉拔速度载荷，模芯采用固定约束。网格划分效果如图 2.6 所示，采用 C3D8R减缩积分模型。模拟初始温度设定为 20℃，设置线材拉拔速度为 100mm/s，打开软大变形开关，提高计算精度，接触模型采用有摩擦，摩擦因数设为 0.08。仿真结束后，在后处理模块中采用 Freebody cut 选项在模具的出口处设置截面，并处的合力输入到中自定义的.txt 文件中，方便读取。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZrO2/Al2O3复相陶瓷的制备及性能研究[J]. 李美葶,张国栋,罗旭东,王森. 硅酸盐通报. 2015(04)
[2]基于ABAQUS的某无人机机翼肋板裂纹扩展仿真[J]. 王海鹏,吴永东. 失效分析与预防. 2014(02)
[3]SiC晶须增韧B4C-Si复合陶瓷材料[J]. 张卫珂,常杰,张敏,谭训彦,张玉军,高利珍. 陶瓷学报. 2014(01)
[4]Wear Behavior of Cold Pressed and Sintered Al2O3/TiC/CaF2-Al2O3/TiC Laminated Ceramic Composite[J]. Xuefeng YANG,Jian CHENG,Peilong SONG,Shouren WANG,Liying YANG,Yanjun WANG,Ken MAO. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2013(02)
[5]基于FRANC-3D的7075铝合金裂纹扩展仿真分析[J]. 吴中怀,吴运新,袁海洋,龚海. 热加工工艺. 2012(08)
[6]ALOF——新一代三维疲劳裂纹扩展分析软件[J]. 吴圣川,吴玉程. 计算机辅助工程. 2011(01)
[7]TiC增强铁基熔覆层制备方法的研究进展[J]. 董刚,严彪,李翔,梁小伟,赵慎强. 表面技术. 2009(01)
[8]基于Zencrack的岸边集装箱起重机圆管构件疲劳裂纹扩展分析[J]. 张卫国,宓为建,刘海洋. 计算机辅助工程. 2008(01)
[9]锌基碳纳米管复合材料的界面特性及增强机理[J]. 吴惠箐,丁桂甫,王裕超,汪红. 复合材料学报. 2007(04)
[10]碳纳米管增强金属基复合材料磨损特性研究[J]. 周晓华. 热处理. 2007(02)
博士论文
[1]ZrB2-SiC陶瓷连接接头中原位TiB晶须生长机制及增强机理研究[D]. 杨卫岐.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]基于Abaqus的薄壁板裂纹扩展仿真研究[D]. 吴中怀.中南大学 2013
[2]碳纳米管的分散及其氧化铝基复合材料研究[D]. 许永.安徽理工大学 2012
[3]基于ABAQUS的船舶典型结构裂纹扩展模拟及分析研究[D]. 姜薇.华中科技大学 2011
[4]金属Ni增韧MF/Al2O3复合陶瓷材料研究[D]. 邢国红.济南大学 2010
[5]新型TiC复合材料的性能研究[D]. 王俊.长安大学 2009
[6]ZrO2增韧Cr2O3-Al2O3陶瓷的研究[D]. 孟涛.青岛大学 2007
本文编号：3598631
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热压烧结试样
A型拉制模
1，定径区长度 h 选择为 1.5 毫米，工作区长度 h1选择 7 毫米，出口角度选择为 75°，为 3 毫米，线材由直径 2.2 毫米压缩到 2 毫米，压缩比为 9%，研究不同的定径区对线材及模具的影响。定径区角度 2α 依次为 6°、8°、10°、12°、14°、16°、18°、。为了建模方便，模型进行了适当的简化。钢丝选择 12Cr18Ni9 冷拔钢丝，拉拔模料设置为陶瓷材料。采用 SOLIDWORKS 三维绘图软件建立拉拔仿真模型，包括线材和模具模芯，将模存为.step 格式，并导入 Abaqus 软件中，如图 2.5 所示，在线材的出口端的端面施线拉拔速度载荷，模芯采用固定约束。网格划分效果如图 2.6 所示，采用 C3D8R减缩积分模型。模拟初始温度设定为 20℃，设置线材拉拔速度为 100mm/s，打开软大变形开关，提高计算精度，接触模型采用有摩擦，摩擦因数设为 0.08。仿真结束后，在后处理模块中采用 Freebody cut 选项在模具的出口处设置截面，并处的合力输入到中自定义的.txt 文件中，方便读取。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZrO2/Al2O3复相陶瓷的制备及性能研究[J]. 李美葶,张国栋,罗旭东,王森. 硅酸盐通报. 2015(04)
[2]基于ABAQUS的某无人机机翼肋板裂纹扩展仿真[J]. 王海鹏,吴永东. 失效分析与预防. 2014(02)
[3]SiC晶须增韧B4C-Si复合陶瓷材料[J]. 张卫珂,常杰,张敏,谭训彦,张玉军,高利珍. 陶瓷学报. 2014(01)
[4]Wear Behavior of Cold Pressed and Sintered Al2O3/TiC/CaF2-Al2O3/TiC Laminated Ceramic Composite[J]. Xuefeng YANG,Jian CHENG,Peilong SONG,Shouren WANG,Liying YANG,Yanjun WANG,Ken MAO. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2013(02)
[5]基于FRANC-3D的7075铝合金裂纹扩展仿真分析[J]. 吴中怀,吴运新,袁海洋,龚海. 热加工工艺. 2012(08)
[6]ALOF——新一代三维疲劳裂纹扩展分析软件[J]. 吴圣川,吴玉程. 计算机辅助工程. 2011(01)
[7]TiC增强铁基熔覆层制备方法的研究进展[J]. 董刚,严彪,李翔,梁小伟,赵慎强. 表面技术. 2009(01)
[8]基于Zencrack的岸边集装箱起重机圆管构件疲劳裂纹扩展分析[J]. 张卫国,宓为建,刘海洋. 计算机辅助工程. 2008(01)
[9]锌基碳纳米管复合材料的界面特性及增强机理[J]. 吴惠箐,丁桂甫,王裕超,汪红. 复合材料学报. 2007(04)
[10]碳纳米管增强金属基复合材料磨损特性研究[J]. 周晓华. 热处理. 2007(02)
博士论文
[1]ZrB2-SiC陶瓷连接接头中原位TiB晶须生长机制及增强机理研究[D]. 杨卫岐.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]基于Abaqus的薄壁板裂纹扩展仿真研究[D]. 吴中怀.中南大学 2013
[2]碳纳米管的分散及其氧化铝基复合材料研究[D]. 许永.安徽理工大学 2012
[3]基于ABAQUS的船舶典型结构裂纹扩展模拟及分析研究[D]. 姜薇.华中科技大学 2011
[4]金属Ni增韧MF/Al2O3复合陶瓷材料研究[D]. 邢国红.济南大学 2010
[5]新型TiC复合材料的性能研究[D]. 王俊.长安大学 2009
[6]ZrO2增韧Cr2O3-Al2O3陶瓷的研究[D]. 孟涛.青岛大学 2007
本文编号：3598631
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