碳化鎢-鈷陶瓷亞表面裂紋擴展預測模型的建立.pdf

1、納米結構陶瓷涂層材料具備許多優(yōu)異的物理力學性能，在工業(yè)上有廣泛的應用前景。但是，由于其加工性能較差，目前僅能采用精密磨削加工，且在加工過程中極易產生磨削裂紋等損傷。因此，研究磨削裂紋、尤其是亞表面微裂紋的形成與擴展，及其與加工參數的關系；具有重大的現實意義。 本文結合壓痕斷裂力學知識分析材料磨削時亞表面裂紋的擴展動力因素，建立一個適用于納米結構陶瓷涂層材料單顆磨粒磨削加工條件下不產生亞表面裂紋的臨界磨削深度的計算公式；利用金剛石

2、壓頭在WC/12Co涂層材料上進行劃痕試驗，并通過實驗驗證該公式。依據該公式可以定量地判斷材料的亞表面裂紋的擴展范圍。本文的另一個重要內容是應用CDM模型，構建裂紋估計模型；并應用ANSYS分析軟件對實際加工條件進行仿真，并將實驗結果與之對比。 通過對比研究不同的壓頭(磨粒)的頂部形狀參量、壓頭與材料相對運動速率及劃痕深度，來開展對本課題的研究，并取得一些有意義的結論。 1.在該劃痕試驗中，亞表面裂紋與壓頭(磨粒)本身的

3、形狀有關；當壓頭頂部較尖銳時，在劃痕深度一定的條件下，更容易產生裂紋； 2.材料本身的的硬度值、斷裂韌性值等參量，在裂紋形成過程中起主導作用；硬度值越高越容易形成裂紋，斷裂韌性值越大裂紋也越難出現； 3.通過對比計算機仿真數據與實驗數據，可知應用ANSYS等分析軟件對磨削裂紋產生進行預測是可行的。 本文通過對納米WC/12Co涂層材料亞表面裂紋的研究，從中得到的公式可以用來對納米結構陶瓷材料的精密磨削裂紋進行預測