Al2O3-TiB2-CaF2納米改性自潤(rùn)滑陶瓷刀具的切削試驗(yàn)及磨損機(jī)理研究.pdf

1、在陶瓷刀具材料中添加一定量的氟化鈣，能夠使陶瓷刀具在干切削時(shí)表現(xiàn)出自潤(rùn)滑的性能。但在材料中添加氟化鈣會(huì)降低其機(jī)械強(qiáng)度，本研究試圖通過納米復(fù)合材料增韌法在Al2O3-TiB2基體陶瓷材料中添加納米氟化鈣，彌補(bǔ)添加氟化鈣對(duì)刀具材料機(jī)械強(qiáng)度造成的弱化。在已有的研究基礎(chǔ)上，本文對(duì)Al2O3-TiB2-CaF2納米改性自潤(rùn)滑陶瓷刀具的切削性能及磨損機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　(1)制備了CaF2體積分?jǐn)?shù)分別為1％，5%和10%的納米改性自潤(rùn)滑陶瓷

2、刀具ATF1，ATF5，ATF10，結(jié)果表明一定量納米氟化鈣的添加能夠在一定程度上對(duì)陶瓷材料實(shí)現(xiàn)增韌補(bǔ)強(qiáng)，但納米氟化鈣的添入仍然使材料的機(jī)械強(qiáng)度弱化。
　　(2)用ATF1，ATF5，ATF10對(duì)45鋼和40Cr進(jìn)行了切削試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中使用kistler測(cè)力儀測(cè)量切削過程中的切削力，使用FLIR紅外熱像儀測(cè)量前刀面上切屑底部的溫度近似測(cè)量切削溫度。
　　(3)用ATF1，ATF5，ATF10對(duì)45鋼進(jìn)行了切削試驗(yàn)。ATF1

3、的材料去除量最大，切削性能最好，主要是因?yàn)锳TF1的CaF2含量較低，材料的機(jī)械強(qiáng)度較高。在切削速度與背吃刀量等同的條件下，ATF5的切削性能比ATF10的切削性能好。ATF5的硬度和強(qiáng)度比ATF10低，但因?yàn)锳TF10的CaF2含量較高，CaF2與基體材料的熱膨脹系數(shù)存在較大差別，各組分熱膨脹系數(shù)之間的不協(xié)調(diào)加速了刀具在高溫條件下的磨損。
　　(4)用ATF1，ATF5，ATF10對(duì)40Cr進(jìn)行了切削試驗(yàn)。ATF1因?yàn)镃aF2的

4、含量較低，材料的硬度和強(qiáng)度最高，切削性能較好。ATF5切削性能最差，主要是因?yàn)榈毒卟牧媳旧碛捕?、?qiáng)度都較低，而40Cr的抗拉強(qiáng)度比45鋼有所提高，ATF5在40Cr的切削試驗(yàn)中快速磨損。ATF10在40Cr的切削試驗(yàn)中表現(xiàn)出了較好的切削性能，從刀具后刀面的EDS能譜圖中可以看到，刀具后刀面摩擦區(qū)域出現(xiàn)了顯著的CaF2富集和位移的現(xiàn)象。
　　(5)在ATF10加工40Cr的試驗(yàn)中，切削溫度隨切削功率增加的趨向較慢。試驗(yàn)中ATF10刀