氧化鋁基陶瓷刀具材料微觀組織演變模擬.pdf

1、陶瓷刀具以其較高的硬度、良好的耐磨性和高溫穩(wěn)定性,已經(jīng)成為高效高精密加工的重要刀具之一。但是陶瓷刀具材料的強度和斷裂韌性仍較低,微觀結(jié)構(gòu)是影響其力學(xué)性能的主要因素,而微觀結(jié)構(gòu)主要取決于粉料的粒度、配比及燒結(jié)工藝參數(shù)等,因此模擬陶瓷刀具材料的微觀組織結(jié)構(gòu)的演變過程,預(yù)測其力學(xué)性能,可為進一步提高陶瓷刀具材料的力學(xué)性能提供理論指導(dǎo)。
　　本論文以經(jīng)典Monte Carlo方法為基礎(chǔ),從晶粒生長概率、晶粒取向數(shù)的選擇方法、晶粒的生長速度

2、控制等方面,對Monte Carlo方法進行了改進。利用MATLAB軟件開發(fā)了陶瓷燒結(jié)微觀結(jié)構(gòu)演化模擬程序,實現(xiàn)在不同的物性參數(shù)、工藝參數(shù)及規(guī)模參數(shù)下陶瓷燒結(jié)過程的微觀組織演化的模擬,并獲得任意時間下的晶粒形貌、晶粒尺寸。
　　通過程序模擬了單相Al2O3陶瓷刀具材料在不同燒結(jié)溫度、不同燒結(jié)時間下的微觀組織圖像,結(jié)果表明隨著燒結(jié)時間的延長,晶粒平均尺寸增大,燒結(jié)溫度升高可以加快晶粒生長速度,對模擬后的晶粒尺寸進行擬合計算,得到晶粒

3、生長指數(shù)在1973K時為0.4882,與單相物質(zhì)的晶粒生長指數(shù)0.5基本吻合。
　　模擬了兩相Al2O3-TiC復(fù)合陶瓷刀具材料的微觀組織演變過程,結(jié)果表明第二相顆粒TiC對基體相Al2O3晶粒生長具有阻礙作用,而且第二相含量越高且粒度越小對基體相晶粒生長的阻礙作用越強。
　　在晶粒生長模擬結(jié)果和已有實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了物性和工藝—力學(xué)性能的網(wǎng)絡(luò)模型,利用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò),分別預(yù)測了TiC含量、TiC粒度以及