TiB2復(fù)合TiC基金屬陶瓷刀具的研制及其切削性能研究.pdf

1、TiC基金屬陶瓷是一種較有發(fā)展前途的刀具材料，但目前對(duì)該材料的研究?jī)H能提高其單一力學(xué)性能指標(biāo)，而缺少提高其綜合性能的方法。
　　本文根據(jù)復(fù)合陶瓷刀具材料的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行材料組分設(shè)計(jì)，采用真空熱壓燒結(jié)工藝研制成功了兩種新型的TiC-TiB2金屬陶瓷刀具材料，既具有高的硬度，又同時(shí)具備較高的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌度;揭示了在服役切削條件下該刀具材料的高溫性能演變規(guī)律，探討了新型刀具在切削不銹鋼時(shí)的切削性能和刀具失效機(jī)理。本文的研究成果將為新型

2、陶瓷刀具材料的研發(fā)和金屬陶瓷刀具的推廣應(yīng)用提供理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。
　　優(yōu)化了TiC-TiB2金屬陶瓷刀具材料中燒結(jié)助劑Ni和Ni-Mo的含量。研究表明，添加5wt％Ni(TBN5)或添加4.45wt％Ni+3.55wt％Mo(TBNM8)時(shí)刀具材料具有較高的力學(xué)性能和微小均勻的微觀組織。優(yōu)化了TBN5和TBNM8金屬陶瓷刀具的保溫階段、升溫速率、燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間。研究表明，在兩段式保溫、升溫速率為50℃/min、燒結(jié)溫度為1450

3、℃、保溫時(shí)間為30min和燒結(jié)壓力為32MPa的工藝條件下制備的TBN5和TBNM8的綜合力學(xué)性能最優(yōu)，其抗彎強(qiáng)度分別為932.3±70MPa、921.2±140MPa，維氏硬度分別為20.14±1.1GPa、22.4±1.0GPa，斷裂韌度分別為6.86±0.60MPa·m1/2、7.18±0.5MPa·m1/2。結(jié)合微觀組織分析其增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理主要源于沿晶/穿晶混合斷裂模式下引起的裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋橋聯(lián)、裂紋分叉等。
　　研究了新型

4、金屬陶瓷刀具材料TBN5和TBNM8的高溫力學(xué)性能，揭示了金屬陶瓷刀具材料的高溫抗彎強(qiáng)度和斷裂韌度隨溫度變化的規(guī)律。結(jié)果表明，隨著溫度的升高，TBN5和TBNM8的抗彎強(qiáng)度逐漸降低，而斷裂韌度先升高而后降低。在1000℃時(shí)，TBN5和TBNM8的抗彎強(qiáng)度仍能保持高于400MPa，斷裂韌度高于6MPa·m1/2，表明TBN5和TBNM8具有較優(yōu)的高溫力學(xué)性能，適用于切削難加工材料用切削刀具。
　　分別研究了新型金屬陶瓷刀具TBN5和

5、TBNM8連續(xù)干切削、濕切削馬氏體不銹鋼17-4PH和奧氏體不銹鋼321時(shí)的切削性能，并與商業(yè)化陶瓷刀具LT55進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，在濕式連續(xù)切削條件下，兩種新型金屬陶瓷刀具與馬氏體不銹鋼17-4PH的匹配性較優(yōu)，刀具的失效形式是前刀面微崩落和后刀面磨損，刀具的主要磨損機(jī)理是擴(kuò)散磨損、粘結(jié)磨損和氧化磨損。在干式連續(xù)切削條件下，兩種新型金屬陶瓷刀具與馬氏體不銹鋼17-4PH的匹配性較差，刀具壽命較短;刀具的失效形式是前刀面破損、后刀面磨