ZrO 2 -Al 2 O 3 陶瓷的光固化制备工艺及性能表征

发布时间：2023-08-10 16:33

　　随着工业生产的高速发展,人们对高性能加工刀具材料和技术的需求日益增加,目前高速、高精度加工已经成为切削技术的发展趋势。但是过高的切削力和过多的切削热阻碍了切削速度的提升,降低了切削性能。高速切削要求刀具材料在高温时能够依然保持良好的力学性能、化学稳定性以及抗粘接性能。陶瓷材料在高温时具有稳定的力学性能,能够满足高速切削的要求。其中,ZTA陶瓷具有高硬度、高耐磨等特点,能够在切削产生的高温下保持良好的化学稳定性,可以作为陶瓷刀具来使用。本文以高纯氧化锆粉和高纯氧化铝粉为研究对象,通过增材制造中DLP成型技术制备氧化锆增韧氧化铝陶瓷(ZTA)坯体,通过无压烧结获得ZTA陶瓷刀具。研究了ZrO₂含量、烧结温度、烧结助剂以及烧结助剂的添加量对Al₂O₃的粒径、致密度、力学性能以及微观结构的影响,并对比DLP成型的ZTA陶瓷刀具的切削性能和对损伤机理进行了表征。研究结果表明:(1)对比在70 wt%和78 wt%两种固相含量下DLP成型的陶瓷样品的致密度,发现固相含量的提高,有利于减少单层成型的缺陷,同时可以提高样品烧结后的相对密...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 增材制造技术的发展现状
        1.1.1 喷墨打印技术(IJP)
        1.1.2 立体光刻成型技术(SL)
        1.1.3 数字光处理技术(DLP)
    1.2 ZTA陶瓷简述
    1.3 ZTA陶瓷刀具应用
    1.4 基于光固化成型的ZTA陶瓷的应用研究
    1.5 课题研究目的意义及主要内容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究意义
        1.5.3 课题来源和研究内容
第二章 实验过程和实验方法
    2.1 实验原料
    2.2 实验设备仪器
        2.2.1 光固化成型设备
        2.2.2切削实验
    2.3 性能测试与表征
        2.3.1 致密度测试
        2.3.2 物相分析
        2.3.3 力学性能测试
        2.3.4 显微结构的表征
第三章 氧化锆含量和烧结温度对ZTA陶瓷性能的影响
    3.1 引言
    3.2 实验过程
        3.2.1 实验原料配方
        3.2.2 实验步骤
    3.3 浆料固相含量对ZTA陶瓷致密度的影响
    3.4 烧结温度和氧化锆含量对ZTA陶瓷力学性能的影响
        3.4.1 1500℃不同配比的ZTA陶瓷烧结性能对比
        3.4.2 1550℃不同配比的ZTA陶瓷烧结性能对比
        3.4.3 1600℃不同配比的ZTA陶瓷烧结性能对比
        3.4.4 1650℃不同配比的ZTA陶瓷烧结性能对比
    3.5 氧化铝和氧化锆晶粒尺寸对比及晶粒尺寸分布
    3.6 本章小结
第四章 烧结助剂种类和含量对ZTA陶瓷烧结性能的影响
    4.1 引言
    4.2 实验过程
        4.2.1 实验配方
        4.2.2 实验步骤
    4.3 烧结助剂对ZTA陶瓷力学性能的影响
    4.4 物相分析
    4.5 显微结构
    4.6 粒径分析
    4.7 本章小结
第五章 ZTA陶瓷刀具的切削性能
    5.1 引言
    5.2 实验材料与方案
        5.2.1 实验材料
        5.2.2 实验方案
    5.3 三种不同材料的刀具切削性能对比
        5.3.1 切削性能对比
        5.3.2 后刀面和前刀面的磨损形貌
    5.4 无压和热等静压烧结后的ZTA陶瓷刀具的切削性能对比
        5.4.1 力学性能对比
        5.4.2 微观结构对比
        5.4.3 切削性能对比
        5.4.4 ZTA陶瓷刀具可靠性分析
        5.4.5 切削参数对无压+热等静压的ZTA陶瓷刀具切削性能的影响
    5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢



本文编号：3840850