碳化鎢-鈷陶瓷亞表面裂紋擴(kuò)展預(yù)測(cè)模型的建立.pdf

1、納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層材料具備許多優(yōu)異的物理力學(xué)性能，在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用前景。但是，由于其加工性能較差，目前僅能采用精密磨削加工，且在加工過(guò)程中極易產(chǎn)生磨削裂紋等損傷。因此，研究磨削裂紋、尤其是亞表面微裂紋的形成與擴(kuò)展，及其與加工參數(shù)的關(guān)系；具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 本文結(jié)合壓痕斷裂力學(xué)知識(shí)分析材料磨削時(shí)亞表面裂紋的擴(kuò)展動(dòng)力因素，建立一個(gè)適用于納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層材料單顆磨粒磨削加工條件下不產(chǎn)生亞表面裂紋的臨界磨削深度的計(jì)算公式；利用金剛石

2、壓頭在WC/12Co涂層材料上進(jìn)行劃痕試驗(yàn)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該公式。依據(jù)該公式可以定量地判斷材料的亞表面裂紋的擴(kuò)展范圍。本文的另一個(gè)重要內(nèi)容是應(yīng)用CDM模型，構(gòu)建裂紋估計(jì)模型；并應(yīng)用ANSYS分析軟件對(duì)實(shí)際加工條件進(jìn)行仿真，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與之對(duì)比。 通過(guò)對(duì)比研究不同的壓頭(磨粒)的頂部形狀參量、壓頭與材料相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率及劃痕深度，來(lái)開展對(duì)本課題的研究，并取得一些有意義的結(jié)論。 1.在該劃痕試驗(yàn)中，亞表面裂紋與壓頭(磨粒)本身的

3、形狀有關(guān)；當(dāng)壓頭頂部較尖銳時(shí)，在劃痕深度一定的條件下，更容易產(chǎn)生裂紋； 2.材料本身的的硬度值、斷裂韌性值等參量，在裂紋形成過(guò)程中起主導(dǎo)作用；硬度值越高越容易形成裂紋，斷裂韌性值越大裂紋也越難出現(xiàn)； 3.通過(guò)對(duì)比計(jì)算機(jī)仿真數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知應(yīng)用ANSYS等分析軟件對(duì)磨削裂紋產(chǎn)生進(jìn)行預(yù)測(cè)是可行的。 本文通過(guò)對(duì)納米WC/12Co涂層材料亞表面裂紋的研究，從中得到的公式可以用來(lái)對(duì)納米結(jié)構(gòu)陶瓷材料的精密磨削裂紋進(jìn)行預(yù)測(cè)