碳纖維編織物增韌補強WC-TiC層狀陶瓷刀具的制備與摩擦磨損性能研究.pdf

1、本文研究了TiC含量、燒結(jié)溫度和保溫時間對碳纖維編織物增韌補強WC-Ti C層狀復(fù)合陶瓷刀具材料微觀組織和力學(xué)性能的影響。當(dāng)燒結(jié)溫度為1500℃、燒結(jié)壓力為20MPa、TiC含量為10wt.％時，保溫30min的CWT11高速切削技術(shù)加工效率與加工精度較高，在機(jī)械加工領(lǐng)域中扮演著極為重要的角色。高速切削技術(shù)對切削刀具的性能要求較高。目前，常用于高速切削加工的刀具有硬質(zhì)合金刀具、金屬陶瓷刀具、金剛石刀具、陶瓷刀具等，其中陶瓷刀具以其優(yōu)越的

2、性能和較低的價格而受到廣泛的關(guān)注。然而陶瓷刀具韌性較低這一缺點嚴(yán)重制約了其進(jìn)一步推廣與應(yīng)用。本文針對其缺點設(shè)計制備了碳纖維編織物增韌補強WC-Ti C層狀復(fù)合陶瓷刀具材料。研究了TiC含量、燒結(jié)溫度、保溫時間對碳纖維編織物增韌補強WC-TiC層狀復(fù)合陶瓷刀具材料力學(xué)性能和微觀組織的影響；分析了其增韌補強機(jī)理；研究了陶瓷刀具與難加工材料間的摩擦磨損性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了碳纖維編織物增韌WC-Ti C層狀復(fù)合陶瓷刀具

3、材料的設(shè)計原則，并根據(jù)這一設(shè)計原則分別選擇納米WC和TiC作為基體相與添加相；確定了粘結(jié)劑的成分為 Ni，并對其潤濕性做了分析；對材料間化學(xué)相容性以及物理相容性進(jìn)行了分析，證明了本課題選擇的材料符合層狀復(fù)合陶瓷刀具的設(shè)計原則。⑵實驗分析了燒結(jié)溫度、TiC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和燒結(jié)過程中的保溫時間對碳纖維編織物增韌補強WC-Ti C層狀陶瓷刀具微觀組織的影響及刀具本身的增韌補強機(jī)理。結(jié)果表明，隨著TiC含量、燒結(jié)溫度和保溫時間的升高，材料的晶粒尺寸

4、與氣孔率不斷增大，從而影響了材料的力學(xué)性能。分析材料的微觀組織可知，材料的主要增韌方式有裂紋的偏轉(zhuǎn)、橋聯(lián)、分叉以及纖維增韌、層狀復(fù)合增韌等。刀具同時存在沿晶斷裂與穿晶斷裂兩種斷裂方式。⑶實驗研究了刀具樣品與316L奧氏體不銹鋼、GCr15軸承鋼、TC4鈦合金間的干摩擦磨損性能。通過對不同滑動速度與載荷下的材料間摩擦因數(shù)與磨損率的測試，研究了不同燒結(jié)溫度、TiC含量、保溫時間對刀具樣品摩擦因數(shù)和磨損率的影響，同時得到了不同滑動速度與載荷對