碳熱還原合成晶須增韌陶瓷刀具研究.pdf

1、本文采用碳熱還原合成晶須增韌陶瓷刀具材料的方法，研制成功了Ti(CxN1-x)系晶須和LTW系列新型陶瓷刀具。提出了碳熱還原合成晶須增韌陶瓷刀具材料的設(shè)計(jì)思路，對(duì)碳熱還原合成晶須、晶須生長(zhǎng)機(jī)理、材料力學(xué)性能、微觀組織、增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理、切削性能等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。為Ti(CxN1-x)系晶須和LTW系列新型陶瓷刀具的進(jìn)一步應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　 研究了碳熱還原合成晶須增韌陶瓷刀具材料的設(shè)計(jì)方案。從碳熱還原合成碳氮化鈦系晶須、陶瓷刀具材

2、料體系、刀具材料粉末制備、刀具材料制備、切削性能等方面，提出了碳熱還原合成晶須增韌陶瓷刀具材料的設(shè)計(jì)方案。提出了碳熱還原合成碳氮化鈦系晶須的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)Ti(C，N)連續(xù)固溶體的特性，改變晶須原料配比的C/Ti比值，可制備出x取值不同的Ti(CxN1-x)系晶須。
　　 研究了碳熱還原合成晶須增韌陶瓷刀具材料粉末的制備。重點(diǎn)研究了碳熱還原合成晶須工藝參數(shù)、晶須生長(zhǎng)助溶劑和催化劑等，研制成功了三種碳熱還原合成晶須，即TiC0.3

3、N0.7、TiC0.5N0.5和TiC0.7N0.3，為碳氮化鈦系晶須增韌陶瓷刀具材料粉末的制備奠定基礎(chǔ)。
　　 研究了碳熱還原合成碳氮化鈦系晶須的生長(zhǎng)機(jī)理。從晶須生長(zhǎng)的基本過(guò)程、熱力學(xué)原理、動(dòng)力學(xué)原理、生長(zhǎng)機(jī)理以及影響晶須生長(zhǎng)品質(zhì)的因素等方面，建立和完善了碳熱還原合成晶須的理論。提出了碳氮化鈦晶須的氣-固(VS)生長(zhǎng)機(jī)理，建立了碳氮化鈦晶須的氣-液-固與氣-固微觀生長(zhǎng)機(jī)理模型。
　　 研究了碳熱還原合成晶須增韌陶瓷刀具

4、的制備工藝及力學(xué)性能。研制成功了LTW310(Al2O3/Ti(C0.5N0.5)p/Ti(C0.3N0.7)w)，LTW510(Al2O3/Ti(C0.5N0.5)p/Ti(C0.5N0.5)w)和LTW710(Al2O3/Ti(C0.5N0.5)p/Ti(C0.7N0.3)w)_種新型刀具材料。LTW310的力學(xué)性能為抗彎強(qiáng)度752.5MPa，斷裂韌度8.83MPa·m1/2，硬度21.9GPa。LTW510的力學(xué)性能為抗彎強(qiáng)度81

5、2.9MPa，斷裂韌度7.64MPa·m1/2，硬度20.0GPa。LTW710的力學(xué)性能為抗彎強(qiáng)度753.8MPa，斷裂韌度8.12MPa·m1/2，硬度20.2GPa。并研究了LTW系列新型陶瓷刀具的力學(xué)性能與微觀組織之間關(guān)系。
　　 研究了碳熱還原合成晶須增韌陶瓷刀具材料的增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理，建立了Ti(C，N)p和Ti(C，N)w協(xié)同增韌模型。研究表明，Ti(C，N)w與Ti(C，N)p協(xié)同增韌補(bǔ)強(qiáng)為主要增韌機(jī)制，納米顆粒增韌