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《高性能ticn基金屬陶瓷材料及其刀具切削性能研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、高性能Ti(C,N)基金屬陶瓷材料及其刀具切削性能研究摘要本文應(yīng)用粉末冶金、材料科學(xué)和1固體經(jīng)驗(yàn)電子理論(EET理論)研究了Ni對(duì)Ti(c,N)基金屬陶瓷中不同碳化物的潤濕性、潤濕性與陶瓷相價(jià)L乜子結(jié)構(gòu)的關(guān)系以及細(xì)品粒的Ti(c,N)基金屬陶瓷材料和切削刀具的性能。首先,介糾了Ti(c,N)基金屬陶瓷的發(fā)腱過程、組l;}j性能、研究現(xiàn)狀、存在的問題及其在切削刀具領(lǐng)域的應(yīng)用。重點(diǎn)概述了加入品粒K人抑制劑對(duì)金屬陶瓷組織和性能的影響、納米增強(qiáng)和超細(xì)晶粒Ti(c,N)基金屬陶瓷的研究現(xiàn)狀,指山了Ti(c,N)基金屬陶瓷的發(fā)展趨勢:同時(shí)也概述了EET理論在金屬陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)_I_f
2、』;指山了本文研究的目的與意義。簡要討論了潤濕性測試用陶瓷基板的制備工藝,發(fā)現(xiàn)采剛熱壓燒結(jié)(HP)工藝(Ar保護(hù)、壓力為30MPa、在1800℃下保溫1h)可以制各山致密度達(dá)97%以上的陶瓷基板。詳細(xì)研究了金屬陶瓷中不同碳化物對(duì)Ni的潤濕性,指山在Tt(c’N)固溶體中添加M02c、Tac、wc、vC和Nbc等碳化物都能降低金屬Ni/(Ti,Me)(c,N)體系的接觸角(∞。添加一元碳化物對(duì)改善潤濕性能力大小依次為:M02c>Tac>wC>VC>Nbc。添加多元碳化物能夠使Ni對(duì)Ti(c,N)蚓溶體的接觸角持續(xù)降低。研究發(fā)現(xiàn),Ni/fn,Me)(c’N)體系的潤濕機(jī)理是
3、存在元素?cái)U(kuò)散與金屬胸瓷互溶的反應(yīng)性潤濕。而在研究潤濕性與陶瓷相價(jià)電子結(jié)構(gòu)的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn).多元陶瓷相的價(jià)電子結(jié)構(gòu)參數(shù)(”一)隨碳化物添加量的增加而增加,碳化物對(duì)HA影響大小依次為VC>M02C>NbC>Wc>Tac;建立了陶瓷相最強(qiáng)鍵上共價(jià)電子數(shù)(”Aj、潤濕性(接觸角口)以及陶瓷相成份(x)之間的關(guān)系:發(fā)現(xiàn)了添加Mozc可使陶瓷相與金屬相的界面電子密度增火.潤濕性得到改善,界面得到強(qiáng)化.金屬陶瓷的強(qiáng)韌性也得以提高。其次,研究了納米TiN改性Tic基金屬陶瓷的組織與性能。發(fā)現(xiàn)添加納米TIN或復(fù)合添加納米一微米TiN可以增強(qiáng)Tic基金屬陶瓷材料;隨納米TiN的添加量的增加,金
4、屬陶瓷材料的組縱都得到了細(xì)化,材料力學(xué)性能得到提高;當(dāng)添加6~8州%的納米TiN時(shí)可以獲得最優(yōu)的力學(xué)性能;組織細(xì)化和力學(xué)性能提高的原因與在基體(Tic)晶界處分布的納米TIN顆??梢杂行п斣鶷ic晶粒的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。而Mo含量對(duì)5co.5Ni和10co.10Ni納米改性金屬陶瓷的組織的影響不盡相同。研究發(fā)現(xiàn),隨Mo添加量的增人,材料的斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度下降:當(dāng)Mo添加量為4、vt%時(shí),材料的斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度都達(dá)到雖大值。納米TiN增強(qiáng)金屬陶瓷的機(jī)制有細(xì)品強(qiáng)化、彌敞強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化。本文還研究了納米改性金屬陶瓷刀具的切削性能和磨損機(jī)理。結(jié)果表明,在切削正火態(tài)45#鋼、灰鑄鐵、
5、淬硬鋼年¨不銹鋼時(shí),與YTl5硬質(zhì)合金刀具和YG8刀具相比,納米改性金屬陶瓷刀具壽命明顯較高。而與未進(jìn)行納米改性的金屬陶瓷刀具相比,納米改性金屬陶瓷刀具的切削性能與耐磨性有了較大的提高。納米改性金屬陶瓷刀具在vc=200m/min。400m/min下切削正火態(tài)45#鋼時(shí),刀具主要的磨損機(jī)制為:磨粒磨損、擴(kuò)散磨損和氧化磨損:刀具在較高速度下切削灰鑄鐵時(shí)磨損機(jī)理為粘結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損和氧化路損。刀具在切削淬火態(tài)45#鋼時(shí)主要以崩刃的形式失效。最后,文章研究了納米改性金屬陶瓷的熱沖擊性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著熱沖擊循環(huán)次數(shù)的增加,試樣表面的孔洞數(shù)量、孔洞尺寸以及裂紋尺寸都明顯增加。與
6、未進(jìn)行納米改性的金屬陶瓷相比。納米改性j金屬陶瓷抗熱沖擊性能明顯較好。關(guān)鍵詞:納米增強(qiáng)金屬陶瓷潤濕性價(jià)電子結(jié)構(gòu)顯微組織切削性能熱沖擊性能¨ResearchontheTi(C,N)_basedCermetsofHighPerformanceandCuttingPropertiesofCermetsCuttersABSTACTInordertoimprovethestrengthandtoughnessofTi(C,N)cermetsemcientIyandmakecermetswinmoreandmorewide。applications,wettabilityofnic
7、kelonvariouscarbidesincermets,relationshipbetweenValenceelectronstructure(VES)andwettability,themicrostructuresandmechanicalpropertiesofTi(C,N)一basedcermetsmateria【swithnano—TiNmodinc砒ionsandcuttingpropertiesofcermetscuttersareinvestigatedsystematicaIIyinthisdissertationb