微波烧结氧化铝基陶瓷刀具的研究

发布时间：2017-09-06 20:33

  本文关键词：微波烧结氧化铝基陶瓷刀具的研究

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【摘要】：本文结合微波烧结技术的特点,通过设计专用助烧保温装置、调整成型压力、改进微波烧结工艺参数成功制备出性能优良的Al2O3/TiC陶瓷刀具材料,并对其力学性能、微观组织结构进行了研究。将新研制的刀具材料进行切削实验,研究了刀具的切削性能与磨损机理,并与硬质合金刀具YS8及热压烧结的市售LT55陶瓷刀具进行了对比。在选定的成型压力范围内,刀具毛坯致密度随着成型压力的增大而增大。当成型压力为200MPa时所得烧结体的致密度最佳,此时刀具的轴向收缩率为23.8%,径向收缩率为19.5%。当烧结温度为1700℃,保温时间为10min时,微波烧结Al2O3/TiC陶瓷刀具材料的力学性能最佳，其维氏硬度和断裂韧度分别为21.2GPa和5.18MPa·m1/2。在不同的微波烧结温度及保温时间下A1203和TiC之间均无化学反应发生。研究了新研制的陶瓷刀具AT连续切削淬硬40Cr合金钢时的切削性能。结果表明,在f=0.1mm/r, ap=0.1mm时,三个不同切削速度(173m/min、260m/min、350m/min)下,AT刀具寿命约是LT55刀具的1.14～1.6倍；在大进给量的条件(v=260m/min、 f=0.12mm/r)下,AT刀具的抗磨损能力不如LT55刀具。AT刀具的主要磨损形态以前、后刀面磨损和边界磨损为主,磨损机理主要是磨粒磨损和粘结磨损。研究了新研制的陶瓷刀具AT续切削淬硬T10A工具钢时的切削性能。结果表明,在切削速度v=104m/min时,AT刀具的使用寿命约是LT55刀具的1.6倍。在切削速度v=155m/min时AT刀具的使用寿命不如LT55刀具。AT刀具的主要磨损形态以前、后刀面磨损为主,磨损机理主要是磨粒磨损和粘结磨损,随着切削速度的提高,AT刀具微崩刃现象越严重。在较高切削速度(v=155m/min)下,刀具还存在扩散磨损。
【关键词】：微波烧结 氧化铝基 陶瓷刀具 切削性能 磨损机理
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG711
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-15
• 1.1 课题的研究背景与意义7-8
• 1.2 国内外研究概况8-13
• 1.2.1 Al2O_3基陶瓷刀具材料的研究现状8-11
• 1.2.2 微波烧结技术原理及特点11-12
• 1.2.3 微波烧结氧化铝基陶瓷刀具材料的研究现状12-13
• 1.3 论文主要研究内容13-15
• 2 微波烧结Al2O_3/TiC陶瓷刀具材料的设计及制备方法15-27
• 2.1 微波烧结Al2O_3/TiC陶瓷刀具材料的设计15-19
• 2.1.1 设计原则15
• 2.1.2 刀具材料组分的确定15-16
• 2.1.3 化学相容性分析16-18
• 2.1.4 物理相容性分析18-19
• 2.2 微波烧结Al2O_3/TiC陶瓷刀具的制备与测试19-26
• 2.2.1 原材料粉末的性能指标及成分配比19-20
• 2.2.2 原料混合20-21
• 2.2.3 模压成型21
• 2.2.4 微波烧结21-24
• 2.2.5 性能测试24-26
• 2.2.6 微观组织及物相分析26
• 2.3 本章小结26-27
• 3 成型压力对微波烧结Al2O_3/TiC陶瓷刀具材料的影响27-33
• 3.1 成型压力对刀具材料烧结收缩性能的影响27-28
• 3.2 成型压力对刀具材料致密度的影响28-29
• 3.3 成型压力对刀具材料力学性能的影响29-30
• 3.4 成型压力对刀具材料微观结构的影响30-31
• 3.5 本章小结31-33
• 4 微波烧结工艺对Al2O_3/TiC陶瓷刀具材料的影响33-43
• 4.1 烧结温度对微波烧结Al2O_3/TiC陶瓷刀具材料的影响33-38
• 4.1.1 烧结温度对刀具材料物相组成及微观结构的影响33-36
• 4.1.2 烧结温度对刀具材料性能的影响36-38
• 4.2 保温时间对微波烧结Al2O_3/TiC陶瓷刀具材料的影响38-42
• 4.2.1 保温时间对刀具材料物相组成及微观结构的影响39-41
• 4.2.2 保温时间对刀具材料力学性能的影响41-42
• 4.3 本章小结42-43
• 5 微波烧结Al2O_3/TiC陶瓷刀具切削性能的研究43-58
• 5.1 连续切削淬硬40Cr合金钢时的切削性能研究45-51
• 5.1.1 试验条件45
• 5.1.2 刀具切削性能分析45-48
• 5.1.3 刀具磨损形态与磨损机理的分析48-51
• 5.2 连续切削淬硬T10A工具钢时的切削性能研究51-57
• 5.2.1 实验条件51-52
• 5.2.2 刀具切削性能分析52-53
• 5.2.3 刀具磨损形态与损坏机理的分析53-57
• 5.3 本章小结57-58
• 6 总结与展望58-60
• 6.1 本文总结58-59
• 6.2 创新点59
• 6.3 研究展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-65
• 附录65

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