新型仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具的研制及其切削性能.pdf

1、硬度大、熔點(diǎn)高、抗熱震性和耐磨性好等是陶瓷刀具所擁有的優(yōu)異性能，但其卻有著無法忽視的缺點(diǎn)——脆性大，這極大地限制了陶瓷刀具的應(yīng)用。為改善陶瓷刀具性能，本文研制出了新型仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具，并使用有限元軟件分析了其殘余應(yīng)力及熱應(yīng)力，研究了其力學(xué)性能、微觀組織結(jié)構(gòu)以及切削性能。
　　通過建立仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具的兩種分析模型:材料殘余應(yīng)力模型與切削時(shí)層間溫度與熱應(yīng)力模型，研究其熱壓燒結(jié)后殘余應(yīng)力分布和切削時(shí)層間溫度與熱應(yīng)力的變化規(guī)律;探討仿生

2、結(jié)構(gòu)在層厚比與層數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力分布和層間溫度與熱應(yīng)力變化的影響。研究結(jié)果表明:仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具材料制備時(shí)，在基體層可產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，當(dāng)材料的層數(shù)和層厚比增加時(shí)，殘余應(yīng)力的大小也隨著提高;在切削過程中仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具層間溫度與熱應(yīng)力的變化，隨著層數(shù)和層厚比的不斷增加，刀尖處首層與次層界面上的溫度值與熱應(yīng)力值逐漸上升，而刀尖處底層與次底層界面上的溫度值與最大拉應(yīng)力值則逐漸下降。并根據(jù)刀具殘余應(yīng)力和層間溫度與熱應(yīng)力變化的分析結(jié)果，選擇了層數(shù)為三

3、層，層厚度比為2的仿生結(jié)構(gòu)作為陶瓷刀具的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。
　　采用熱壓燒結(jié)工藝制備了三層仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具試樣，并測(cè)試了它的力學(xué)性能，觀察和研究了其微觀組織結(jié)構(gòu)。分析結(jié)果表明:該仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具的抗斷裂性能和硬度皆優(yōu)于該結(jié)構(gòu)表層單一材料制成的陶瓷刀具。
　　比較分析仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具與同表層材料陶瓷刀具SG4連續(xù)切削淬硬45＃鋼棒料和淬硬T10A棒料的切削性能，并分析仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具的磨損形態(tài)和磨損機(jī)理。同時(shí)采用Deform-2D軟件