納米陶瓷加工特性仿真及試驗(yàn)研究.pdf

1、納米陶瓷不僅具有耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、硬度高和不易老化等優(yōu)點(diǎn)，而且具有許多潛在的特點(diǎn)，如高韌性、低溫超塑性等。它的出現(xiàn)為解決陶瓷材料脆性問題提供了新思路。對納米陶瓷的研究開始不久，材料的很多力學(xué)性能參數(shù)未知。本文針對納米ZrO2陶瓷的彈塑性以及脆塑性轉(zhuǎn)變情況進(jìn)行了研究，分析了在脆塑性轉(zhuǎn)變情況時影響加工表面質(zhì)量的因素。
　　首先，詳細(xì)地闡述了硬度的分類以及納米壓痕原理，并采用納米壓痕硬度計對納米ZrO2陶瓷進(jìn)行多組納米壓痕

2、試驗(yàn)，得到了納米ZrO2陶瓷的彈性模量、硬度值和載荷-位移曲線。
　　其次，采用有限元仿真方法，建立了納米壓痕數(shù)值模型，模擬出整個試驗(yàn)加卸載過程應(yīng)力變化；把仿真得到的載荷-位移曲線和試驗(yàn)結(jié)果擬合，如果兩者基本一致，材料的塑性特性即被獲得。
　　接著，分析納米陶瓷材料的去除機(jī)理和磨削過程，通過半精密磨削試驗(yàn)，用原子力顯微鏡(AFM)觀察磨削材料表面形貌，分析表明，當(dāng)切削深度在0.02mm時，切屑是以脆塑性混合方式去除，為切削仿

3、真提供了試驗(yàn)依據(jù)。
　　最后，在已獲得的材料參數(shù)基礎(chǔ)上，建立了平面應(yīng)變條件下納米陶瓷精密切削仿真模型。模擬了在脆塑性轉(zhuǎn)變情況下，不同的刀具前角、刃口半徑、切削深度、材料缺陷和切削速度等因素對加工表面質(zhì)量的影響，仿真結(jié)果表明：切削速度對加工表面質(zhì)量影響不大，而較小的前角、較大的刃口半徑和切削深度以及材料的缺陷對加工質(zhì)量不利。應(yīng)用Johnson-Cook剪切失效模型，模擬切削過程中溫度場的分布情況，許多切削熱應(yīng)力集中在材料的表面，容易