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新型Si3N4基微納米復(fù)合陶瓷刀具材料制備與切削性能的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、陶瓷刀具材料具有高硬度、高強(qiáng)度和良好的耐磨性,在難加工材料的切削加工和提高加工效率等方面有著巨大優(yōu)勢(shì),在切削加工領(lǐng)域有很廣闊的應(yīng)用前景。本文針對(duì)目前陶瓷刀具材料斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度低的缺點(diǎn),在微米級(jí)Si3N4、TiC粉體中添加納米級(jí)Si3N4、SiC顆粒,采用熱壓燒結(jié)工藝制備出新型Si3N4基微納米復(fù)合陶瓷刀具ST3,并對(duì)其力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)、裂紋擴(kuò)展形態(tài)進(jìn)行了研究。ST3陶瓷刀具的力學(xué)性能參數(shù)為:抗彎強(qiáng)度1000Mpa,斷裂韌性為8.5

2、MPa·m1/2,維氏硬度為19.5GPa。
   本文研究了微納米復(fù)合陶瓷材料ST3的宏微觀設(shè)計(jì)、組分配比和增韌機(jī)理,ST系列微納米復(fù)合陶瓷刀具材料的制備工藝及其優(yōu)化,探討了各組分含量對(duì)陶瓷刀具材料的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響,并對(duì)燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間等工藝參數(shù)進(jìn)行了分析。
   通過干切削試驗(yàn),對(duì)比所制備刀具ST3與外購Si3N4基陶瓷刀具FD-01干切削淬硬40CrNiMoA和T10A棒料的切削性能,研究了刀具的磨損機(jī)

3、理。通過掃描電子顯微鏡(SEM)和USB顯微鏡,分析了刀具前、后刀面的磨損形貌,研究刀具材料的磨損機(jī)理。
   結(jié)果表明:刀具材料中氮化硅形成柱狀β-Si3N4,不同長徑比的柱狀的β-Si3N4晶粒相互交錯(cuò)。陶瓷材料斷口表面凹凸不平,有明顯的晶粒拔出現(xiàn)象。在微米級(jí)粉體中添加納米級(jí)顆粒增韌后,強(qiáng)度和硬度都得到了較大提高。顆粒增韌、裂紋橋接和裂紋偏轉(zhuǎn)是刀具材料主要的強(qiáng)韌機(jī)制。
   干切削淬硬40CrNiMoA時(shí),ST3切削

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