陶瓷刀具與不銹鋼的擴散特性研究.pdf

1、當陶瓷切削難加工材料時,尤其是干切削,由于陶瓷刀具自身導熱性差,熱量容易在刀具刃口附近積聚,這種熱能積聚為元素擴散提供了擴散激活能,使得陶瓷刀具與難加工材料或者切屑之間發(fā)生元素擴散成為可能,陶瓷刀具也會因為擴散磨損而降低其切削性能。本文通過試驗與理論相結合的方法,研究了陶瓷刀具材料與難加工材料301不銹鋼之間的元素擴散情況,分析了其元素擴散規(guī)律和元素擴散流失對刀具性能的影響,為提高陶瓷刀具使用壽命和設計新型陶瓷刀具提供理論依據(jù)。

2、　　通過對菲克擴散定律的分析,得到了適合陶瓷刀具與301不銹鋼之間的元素擴散濃度表達式。根據(jù)元素擴散的濃度表達式,進一步通過計算,模擬了陶瓷刀具材料與301不銹鋼擴散副中Ti元素和Fe元素的擴散規(guī)律,從而為合理解釋和分析擴散試驗的結果提供了理論依據(jù)。同時,對元素擴散的微觀機理進行了探討。
　　選用Al2O3/TiC和Si3N4/TiC兩種以TiC為增韌方式的陶瓷刀具材料與301不銹鋼進行元素擴散試驗。通過試驗,全面分析了在相同擴散

3、條件下兩種陶瓷刀具材料中的Ti元素與301不銹鋼中Fe元素的擴散,研究了溫度和持續(xù)受熱時間對元素擴散程度的影響。擴散結果分析得出:在相同溫度和時間擴散條件下,Al2O3/TiC陶瓷刀具材料與301不銹鋼之間的元素擴散程度比Si3N4/TiC陶瓷刀具材料要更嚴重。擴散溫度相比擴散時間對擴散的影響更大,溫度越高,陶瓷刀具材料與301不銹鋼之間的元素擴散越劇烈;擴散溫度越高,達到同樣元素擴散程度所需的時間越短。為了減少刀具的擴散磨損,根據(jù)試驗

4、可以采取以下兩個方面的措施:一是利用冷卻系統(tǒng),降低刀具切削溫度;二是在不能降低溫度前提下,避免長時間切削,即在元素加速擴散的起始時間前完成加工。
　　對元素擴散后的陶瓷刀具材料與301不銹鋼組成的擴散副結合面兩側進行了顯微硬度測試,測試結果反映出:靠近擴散副界面處發(fā)生擴散的材料硬度相對于遠離擴散副界面未發(fā)生元素擴散的材料硬度,有了明顯變化。陶瓷刀具材料在靠近擴散界面處的硬度明顯比未擴散前的硬度低,隨著距離擴散結合面越來越遠,陶瓷刀