陶瓷增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料加工性能研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，在航天航空、電子技術(shù)以及汽車等眾多領(lǐng)域?qū)Σ牧系氖褂眯阅芴岢隽擞鷣?lái)愈多的特殊要求，因而具有眾多優(yōu)良性能的陶瓷增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生。但由于陶瓷增強(qiáng)體―這種高硬度增強(qiáng)物質(zhì)的復(fù)合加入，使得該類鋁基復(fù)合材料的加工很困難，這已成為阻礙該類復(fù)合材料拓展應(yīng)用范圍的瓶頸問題。
　　 本文以陶瓷增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料為研究對(duì)象，以不同工況下的車削試驗(yàn)、電加工、摩擦磨損試驗(yàn)為基礎(chǔ)，采用掃描電鏡、原子力顯微鏡、能譜分析儀、表面

2、輪廓檢測(cè)儀等現(xiàn)代材料的檢測(cè)和分析手段，對(duì)該類材料的部分機(jī)械加工性能和某些特種加工進(jìn)行了試驗(yàn)研究，主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 (1)采用正交試驗(yàn)法，研究了幾種陶瓷增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的切削力特性。在影響切削力大小的切削用量三要素中，背吃刀量是最顯著的因素，其次是進(jìn)給量的影響，切削速度的影響最??；發(fā)現(xiàn)采用硬質(zhì)合金刀具切削時(shí)，增強(qiáng)體體積分?jǐn)?shù)存在著某一閾值(如17%-20%)，超過該閾值就會(huì)產(chǎn)生背吃刀抗力Fp、進(jìn)給力Ff大于主切削力Fc的

3、現(xiàn)象；從加工精度和刀具的耐用度考慮，聚晶金剛石PCD刀具是一種最好的切削加工刀具；從經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性能考慮，自回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)形式的硬質(zhì)合金刀具是聚晶金剛石PCD刀具很好的替代刀具。
　　 (2)采用正交試驗(yàn)法，研究了SiCw/Al和SiCp/Al鋁基復(fù)合材料的精密加工性能。研究結(jié)果表明：在第三切削變形區(qū)的切削變形過程中，碳化硅增強(qiáng)體(SiCw、SiCp)與切削方向之間所處的位相及變形破壞方式對(duì)已加工表面的微觀結(jié)構(gòu)和表面粗糙度影響很大，當(dāng)

4、其處于與切削方向垂直的位相時(shí)，容易產(chǎn)生直接切斷方式的破壞變形，所獲得的已加工表面微區(qū)域表面粗糙度值最??；加工變質(zhì)層基本上可以分三層，顯微硬度最大的部位處于第二層，該層內(nèi)發(fā)生了增強(qiáng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)和細(xì)化，增強(qiáng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)和細(xì)化可有效增大顯微硬度值。
　　 (3)采用單因素試驗(yàn)法，研究了碳化硅晶須增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的電火花線切割加工性能。研究結(jié)果表明：電火花線切割法加工陶瓷增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料可以獲得較好的加工表面；已加工表面具有“燕窩”狀的復(fù)雜結(jié)構(gòu)

5、，其表面粗糙度值是由凹坑、凸緣凸起、二次粘接的鋁基體熔滴、裂紋等結(jié)構(gòu)綜合作用的結(jié)果；線切割速度和表面粗糙度與脈沖寬度、脈沖間隔、SiC晶須的體積分?jǐn)?shù)及分布狀態(tài)等密切相關(guān)。
　　 (4)采用單因素試驗(yàn)法，研究了碳化硅晶須增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的摩擦磨損性能。研究結(jié)果表明：碳化硅增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料比鋁基體材料具有更好的耐磨性，機(jī)理是復(fù)合材料中的陶瓷增強(qiáng)體承擔(dān)了大部分的磨損載荷。所建立的復(fù)合材料磨損率模型―多元非線性方程可以進(jìn)行試驗(yàn)預(yù)測(cè)，實(shí)例