低膨脹準陶瓷刀具材料的研制及其力學性能初探.pdf

1、本文結(jié)合陶瓷材料的熱膨脹性能和現(xiàn)代科學對機械材料的要求，設(shè)計并優(yōu)化了低膨脹準陶瓷刀具材料的組分含量和制備工藝，研制了低膨脹準陶瓷刀具材料，并通過有限元方法進行了熱膨脹系數(shù)的計算機模擬。
　　設(shè)計了低膨脹準陶瓷刀具材料體系，確定以A12O3為基體相，堇青石和Ti(C，N)為添加相，制定了刀具材料的制備工藝和燒結(jié)工藝。
　　實驗優(yōu)化了低膨脹準陶瓷刀具材料氧化鋁-堇青石(A-MAS)中堇青石的含量。結(jié)果表明，A-MAS70材料的力

2、學性能、微觀組織和熱膨脹系數(shù)較好，其抗彎強度為563.0±92.6MPa，維氏硬度為11.34±0.61GPa，斷裂韌度為4.11±0.23MPa·m1/2，平均熱膨脹系數(shù)為2.80×10-6m/℃（室溫～900℃）。優(yōu)化了低膨脹準陶瓷刀具材料氧化鋁-堇青石-Ti(C,N)（AT-MAS）中Ti(C，N)的含量，結(jié)果表明，AT-MAS60具有較好的力學性能、微觀組織和熱膨脹系數(shù)，其抗彎強度為598.03±64.11MPa，維氏硬度為14

3、.61±0.80GPa，斷裂韌度為4.93±0.52MPa·m1/2，平均熱膨脹系數(shù)為3.42×106m/℃（室溫～900℃）。
　　實驗優(yōu)化了低膨脹準陶瓷刀具材料MAS、A-MAS和AT-MAS的燒結(jié)工藝。結(jié)果表明，低膨脹準陶瓷刀具材料MAS在升溫速率為30℃/rmin、保溫時間為40min、燒結(jié)溫度為1300℃時獲得最優(yōu)的力學性能，其抗彎強度為495.98MPa，硬度為9.08GPa，斷裂韌度為3.53MPa·m1/2，當升溫

4、速率為50℃/rmin時獲得最低的平均熱膨脹系數(shù)為1.55×10-4m/℃（室溫～900℃）。低膨脹準陶瓷刀具材料A-MAS70在升溫速率為30℃/rmin、保溫時間為60min、燒結(jié)溫度為1300℃時獲得最優(yōu)的力學性能，其抗彎強度為319.5±39.6MPa，硬度為13.97±2.92GPa，斷裂韌度為4.09±0.73MPa·m1/2，在升溫速率為30℃/min、保溫時間為40min、燒結(jié)溫度為1250℃時獲得最低的平均熱膨脹系數(shù)為

5、2.80×106n/℃（室溫～900℃）。低膨脹準陶瓷刀具材料AT-MAS60在升溫速率為50℃/min、保溫時間為30min、燒結(jié)溫度為1400℃時獲得最優(yōu)的力學性能，其抗彎強度為598.03±64.11MPa，硬度為14.61±0.80GPa，斷裂韌度為4.93±0.52MPa·m1/2。低膨脹準陶瓷刀具材料AT-MAS80在升溫速率為50℃/min、保溫時間為15min、燒結(jié)溫度為1450℃時獲得最低的平均熱膨脹系數(shù)為3.01×1