La2O3-SiCw-Ti(C,N)-Co少粘結(jié)相金屬陶瓷刀具的制備及其切削性能.pdf

1、本文利用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備了少粘結(jié)相 Ti(C,N)基金屬陶瓷材料，相比高含量粘結(jié)相的Ti(C,N)基金屬陶材料，少粘結(jié)相擁有更好的耐磨性和熱穩(wěn)定性。因此實(shí)驗(yàn)通過(guò)金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)及超景深顯微鏡等分析手段和力學(xué)性能測(cè)試設(shè)備，觀察了少粘結(jié)相 Ti(C,N)基金屬陶瓷材料的微觀組織，并測(cè)量其密度、強(qiáng)度、硬度等性能。分析了燒結(jié)工藝參數(shù)和添加相組分對(duì)少粘結(jié)相金屬陶瓷組織和性能的影響。優(yōu)化了少粘結(jié)相金屬陶瓷的燒結(jié)工藝參數(shù)，

2、并分析了添加相的增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理；通過(guò)制備的少粘結(jié)相金屬陶瓷刀具車削45鋼，研究了刀具后角、切削速度及增強(qiáng)相對(duì)金屬陶瓷刀具切削力與工件表面質(zhì)量的影響；通過(guò)連續(xù)切削45鋼并達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)后觀察其前、后刀面磨損形貌，分析了少粘結(jié)相金屬陶瓷刀具的磨損機(jī)理。研究結(jié)果如下：
　　1)研究了Co、SiCw和La2O3含量和燒結(jié)溫度對(duì) Ti(C,N)基少粘結(jié)相金屬陶瓷力學(xué)性能的影響。研究表明：隨著溫度的增加，力學(xué)性能呈先上升后下降趨勢(shì)。TiCN-5C

3、o材料在1600℃燒結(jié)時(shí)具有較高的力學(xué)性能，相對(duì)密度為99.21％，彎曲強(qiáng)度和維氏硬度分別為815MPa和HV101505；TiCN-5Co-1SiCw在1800℃，相對(duì)密度為98.01%，彎曲強(qiáng)度和維氏硬度分別為815MPa和HV101505；添加1%的La2O3顯著提高 TiCN-5Co-1SiCw材料的力學(xué)性能，在1800℃燒結(jié)時(shí)，相對(duì)密度達(dá)到99.18%，彎曲強(qiáng)度和維氏硬度分別為1463MPa和HV101670。SiC晶須通過(guò)裂

4、紋橋聯(lián)和拔出效應(yīng)對(duì)材料起到了增韌補(bǔ)強(qiáng)的作用。添加 La2O3稀土氧化物能有效的促進(jìn)晶粒細(xì)化，強(qiáng)化晶界的結(jié)合能力，從而提高少粘結(jié)相金屬陶瓷中組織的均勻性和表面硬度，改善了金屬陶瓷材料的強(qiáng)度和硬度。
　　2)研究了刀具后角和添加相對(duì)刀具切削力和工件表面粗糙度的影響。在3°~11°范圍內(nèi)，隨著刀具后角增大，其切削力和表面粗糙度呈先增大后減小的變化規(guī)律。當(dāng)?shù)毒吆蠼菫?°時(shí)，所受的切削力最小。當(dāng)后角在11°時(shí)表面粗糙度達(dá)到最小值。當(dāng) SiC

5、晶須添加到少粘結(jié)相金屬陶瓷中，切削力和表面粗糙度有所變大，而添加 La2O3后，材料的切削力和表面粗糙度則大大下降。
　　3)研究了三種不同增強(qiáng)相的少粘結(jié)相金屬陶瓷刀具的磨損形貌，三種刀具的磨損曲線呈現(xiàn)典型的磨損曲線特征。其中 Ti(C,N)-5Co達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)切削距離為1000m；加入SiC晶須的Ti(C,N)-5Co刀具達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)切削距離為1300m，SiC晶須的加入提升了刀具的強(qiáng)度，耐磨性有所提高；而添加了La2O3后