添加固体润滑剂的自润滑陶瓷刀具材料及其减摩机理研究

采用热压工艺制备Al2O3/TiC/CaF2(ATF)自润滑陶瓷刀具材料,考察其室温下的机械性能,并通过切削性能试验分析其切削减摩机理。结果表明:添加固体润滑剂对陶瓷材料的机械性能有一定影响,其中CaF2含量为10%的Al2O3/TiC/CaF2陶瓷材料的力学性能最好,强度和硬度最高,分别达到了589MPa和HV15·4GPa,可以用作刀具材料;ATF自润滑陶瓷刀具在切削过程中,减摩性能优于LT55陶瓷刀具,能够在前刀面形成一层较完整的固体润滑膜,膜的存在使得ATF自润滑刀具材料具有一定的减摩能力,而后刀面具有磨粒磨损的特征,由于磨粒的刻划作用而没有形成较完整的润滑膜。     

基于固体润滑剂与原位反应双机制自润滑陶瓷刀具

采用真空热压烧结工艺,以Al2O3/TiB2为基体、CaF2为添加剂制备了Al2O3/TiB2/CaF2(ABF)自润滑陶瓷刀具,并对其进行了摩擦磨损试验和淬硬钢干切削试验。在摩擦磨损试验过程中,测定了4种不同CaF2含量的ABF陶瓷材料样品。摩擦磨损试验结果表明,ABF材料的平均摩擦因数随着CaF2含量的增加而减小,这是因为固体润滑剂CaF2在磨损过程中生成的润滑膜起到了一定的减摩作用。将ABF刀具和普通陶瓷刀具(AG2)在120 m/min切削速度下对45淬硬钢进行干切削试验,切削试验结果表明,ABF前刀面的平均摩擦因数比AG2陶瓷刀具前刀面的平均摩擦因数要显著偏小,主要原因是ABF自润滑陶瓷刀具在高速切削时,固体润滑剂CaF2和自身TiB2的原位反应同时生成了润滑膜,这种双重机制下生成的润滑膜具有极佳的润滑性能,其润滑效果随温度和切削速度的增加而显著提高。     

Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具切削过程中的减摩机理

在Al2O3/TiC陶瓷刀具基体内加入固体润滑剂CaF2来改善其摩擦学特性,制备出Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具.以该陶瓷刀具对45钢进行干切削试验,结果表明添加固体润滑剂的Al2O3/TiC/CaF2自润滑刀具的摩擦因数比未添加固体润滑剂的Al2O3/TiC陶瓷刀具显著降低,表现出了良好的减摩效果.在切削过程中,Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具中的固体润滑剂由于受到摩擦和挤压作用而析出,能在刀具前刀面上形成润滑膜,可阻止刀-屑间的粘着,显著降低前刀面与切屑间的平均摩擦因数.对自润滑陶瓷刀具切削后磨损表面显微分析表明,前刀面在切削过程中形成了自润滑膜的生成、破损、脱落和再生的循环过程.因此,Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具在其整个生命周期内始终具有润滑效果.     

一种自润滑陶瓷材料的制备及其摩擦性能

采用热压工艺制备了Al2O3／TiC／CaF2自润滑陶瓷材料,研究了其力学、摩擦学性能。结果表明：当CaF2含量为10％时,Al2O3／TiC／CaF2自润滑陶瓷材料的强度和硬度最高,分别达到了589MPa和1537HV。Al2O3／TiC／CaF2自润滑陶瓷材料的晶粒大小均匀,基体组织成网状结构,有利于提高材料的强度。室温千摩擦条件下,当CaF2含量为10％时,摩擦因数最低,约为0．28左右;CaF2含量为15％的陶瓷反而具有较大的摩擦因数,达到了0．32左右。     

烧结温度对Al_2O_3/SiC(n)纳米复相陶瓷性能的影响

采用极性分散剂 ,在微米Al2 O3 基体中加入SiC纳米颗粒 ,用真空热压烧结法制备出Al2 O3 /SiC(n)纳米复相陶瓷 ;研究了烧结温度对氧化铝纳米复相陶瓷性能的影响。研究结果表明 :烧结温度的不同使得烧结后Al2 O3 /SiC(n)纳米复相陶瓷的所得相和力学性能都有较大差异     

多元梯度自润滑陶瓷刀具材料的研制

针对均质自润滑陶瓷刀具材料不能合理兼顾减摩性能及耐磨性能的难题,运用功能梯度材料的设计思想研制出一种梯度自润滑陶瓷刀具材料。这种新型自润滑刀具材料的特征是固体润滑剂由其表层向内层梯度减少,并且材料表层存在残余压应力。提出多元梯度材料的组成分布模型,按该模型得出的组分梯度设计结果,采用粉末叠层铺填与真空热压烧结工艺制备Al2O3/TiC/CaF2梯度自润滑陶瓷刀具材料。该梯度自润滑陶瓷刀具材料的显微结构呈现出与组成分布一致的梯度变化,表层形成了残余压应力,其抗弯强度、硬度和断裂韧度分别比相应的均质材料提高了21%、16%和5.9%。材料强度的提高主要是由于CaF2由表层到中间层梯度减少,硬度和断裂韧度的提高归因于材料表层的残余压应力。以Al2O3/TiC/CaF2梯度自润滑陶瓷刀具和相应的均质自润滑陶瓷刀具对45钢进行干切削试验,结果表明,梯度刀具的耐磨性能优于均质刀具。     

一种Al2O3基陶瓷刀具的切削性能研究

采用热压工艺制备了一种Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具材料,对其进行了切削性能试验,分析了其切削磨损机理并比较了三种陶瓷刀具的切削性能。试验结果表明,在切削淬硬45^#钢和铸铁时,Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具的耐磨性与Al2O3／TiC陶瓷刀具接近,但明显高于Al2O3／TiC／CaF2自润滑陶瓷刀具;Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具的后刀面磨损量随切削速度和背吃刀量的增加而增大。SEM分析发现,在切削淬硬45^#钢和铸铁时Al2O3／Ti（CN）陶瓷刀具后刀面主要磨损形式为磨粒磨损。     

Al(OH)_3阻燃剂含量对麦秸纤维/废旧聚丙烯再生复合材料性能的影响

制备了阻燃麦秸纤维增强废旧聚丙烯再生复合材料,研究了阻燃剂Al(OH)_3含量对复合材料阻燃及力学性能的影响。结果表明:Al(OH)_3的加入极大地提高了复合材料的阻燃性能,并减少了融滴现象,当Al(OH)_3质量分数为40%时,垂直燃烧级别达到FV-0级,极限氧指数达到28.9;Al(OH)_3的添加使复合材料的热分解温度明显提高;随着Al(OH)_3含量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度呈现先升高后降低的趋势,当Al(OH)_3质量分数为30%时,复合材料的阻燃性能和力学性能达到最佳组合。     

Al2O3 陶瓷墨水的乳化分散制备工艺

以纳米α-Al2O3为原料,用乳化分散法制备Al2O3陶瓷墨水,探讨了制备工艺条件对墨水理化性能的影响.结果表明,以异丙醇/乙醇二元混合溶液为溶剂,通过选择分散剂品种、控制分散剂用量、乳化剪切转速、分散时间、固相含量等条件,可制备出分散稳定性良好的Al2O3陶瓷墨水.打印实验证明乳化分散法制备的Al2O3陶瓷墨水能够满足喷墨打印的要求.     

Al_2O_3-20%TiB_2/Al_2O_3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具的切削性能

以Al2O3为基体,以TiB2和TiC为增强相,通过粉末叠层以及热压烧结工艺制备了Al2O3-20%TiB2/Al2O3-20%TiC对称型叠层陶瓷刀具材料,对其抗弯强度与断裂韧度进行了测试,采用该材料刀具对淬火45钢进行高速切削试验,并与Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的切削性能进行了对比。结果表明:对称型叠层陶瓷刀具材料的抗弯强度和断裂韧度分别为651 MPa和4.59 MPa·m1/2,比Al2O3-20%TiC陶瓷的分别提高了11 MPa和0.59 MPa·m1/2;对称型叠层陶瓷刀具的切削力和磨损均较小,切削性能明显优于Al2O3-20%TiC陶瓷刀具的。     

无机复合阻燃填料在软质聚氯乙烯中的应用研究

研究了以Al(OH)3、Mg(OH)2、煅烧高岭土、白炭黑为主要组分的无机复合阻燃填料(TFR1)填充软质聚氯乙烯(PVC)的阻燃性能、力学性能，并与其他无机阻燃填料进行了比较。结果表明：TFR1填充软质PVC的氧指数可达37.2％，阻燃性优于Al(OH)3、Mg(OH)2等阻燃填料；TFR1使PVC在较宽的温度范围内发生降解，失重速率降低，热失重减少，残炭量增加，有利于阻燃和消烟。经超细粉碎、表面改性和复配制备的TFR1在PVC基体中分散均匀，增强了与PVC的界面相互作用，从而使体系的力学性能明显提高。     

烧结助剂含量对氮化硅陶瓷球致密化和力学性能的影响

以α-Si3N4粉为原料,纳米级Y2O3和Al2O3为烧结助剂,采用气压烧结工艺制备氮化硅陶瓷球,研究了烧结助剂含量对氮化硅陶瓷球致密化及力学性能的影响。结果表明:随着烧结助剂含量的增加,氮化硅陶瓷球的相对密度逐渐增大,维氏硬度逐渐降低,断裂韧性不断提高;烧结温度为1750℃时,烧结助剂含量为8%的氮化硅陶瓷球综合力学性能最佳,其相对密度大于98%,维氏硬度、断裂韧性和压碎强度分别为1540 kg/mm²,6.3 MPa·m^1/2和288 MPa。     

显微结构对Y-TZP/Al2O3复合陶瓷磨料磨损性能的影响

以不同Y2O3加入方式(如化学共沉淀和机械混合)制备的Al2O3增强Y-TZP陶瓷(AZD)为研究对象，研究了显微结构对陶瓷耐磨性的影响。结果表明：化学共沉淀法制备的CYADZ与机械混合的MYADZ的硬度和断裂韧性值相近：CYADZ结构均匀、品粒细小，而由于Y2O3的不均分布，MYADZ结构不均、晶粒相差较大。球磨磨料磨损后，CYADZ复合陶瓷较MYADZ复合陶瓷耐磨性好，宏观力学性能如硬度和断裂韧性对陶瓷材料耐磨性的影响应以显微结构为先决条件。     

热挤压模具用Al2O3/(W,Cr)金属陶瓷的性能

采用热压烧结法制备了不同Al2O3含量的热挤压模具用Al2O3/(W,Cr)金属陶瓷,并研究了其力学性能、抗热震性能及摩擦磨损性能.结果表明:Al2O3/(W,Cr)陶瓷的最大抗弯强度和断裂韧度分别达到800 MPa和13 MPa·m1/2;Al2O3体积分数为60%的金属陶瓷抗热震性能优于体积分数为70%的;两者的摩...     

TiC／（Al2O3／Y-TZP）纳微米复合陶瓷材料的性能及显微结构研究

采用热压烧结制备了TiC/(Al2O3/Y-TZP)纳微米复合材料,用SEM观察了复合材料断口形貌和微观结构,研究了纳米TiC含量对复合材料的力学性能的影响,结果表明:20%TiC(15%Al2O3/5Y-TZP)复相陶瓷抗弯强度和断裂韧性高达620MPa、6.8MPa·m1/2.     

稀土强韧化陶瓷刀具材料的研制

研制出一种稀土钇强韧化Al2O3/Ti(C,N)新型陶瓷刀具材料,并对其力学性能和切削性能作了研究,表明稀土钇的适量添加能有效改善Al2O3/Ti(C,N)陶瓷刀具材料的力学性能,其抗变强度和断裂专访性分别达到1010MPa和6.1MPam^1/2。大量的切削实验表明,在切削淬硬45钢时,该刀具材料不仅具有良好的耐磨性能。而且具有较好的抗破损性能,其抗破损性能比相应不含稀土钇的Al2O3/Ti(C,N)陶瓷刀具材料高约20%。     

造粒粉体松装密度对氮化硅陶瓷球烧结致密化的影响北大核心

以α-Si_(3)N_(4)粉为原料,Y_(2)O_(3),Al_(2)O_(3)为烧结助剂,通过控制喷雾干燥塔进口温度、喷片孔径制备不同松装密度的造粒粉体,采用气压烧结工艺制备Si_(3)N_(4)陶瓷球,研究造粒粉体松装密度对Si_(3)N_(4)陶瓷球烧结致密化的影响。结果表明:随造粒粉体松装密度的增大,Si_(3)N_(4)陶瓷球致密化程度先增大后减小;当松装密度为0.89 g/cm^(3)时,Si_(3)N_(4)陶瓷球显微气孔最少,致密化水平最好,致密化程度最高,力学性能最优,其抗弯强度为995 MPa,压碎载荷比为67%,断裂韧性为6.41 MPa·m^(1/2),维氏硬度为1505 HV_(10)。     

贝壳仿生陶瓷刀具材料制备与力学性能研究

以Al₂O₃-(W,Ti)C为基体层,Al₂O₃-TiC为夹层,采用热压烧结工艺制备了力学性能较好的贝壳仿生陶瓷刀具材料,对材料的层数、层厚比和界面形状等叠层结构参数进行优化,测试材料的力学性能,并对其微观组织进行分析。分析结果表明,当层数为3、层厚比为3时,材料有较好的综合力学性能。在层间引入不同的界面形状,刀具材料的力学性能相较于无界面形状的刀具材料得到了提高,在所制备的试样中,最佳的断裂韧性、维氏硬度和抗弯强度分别为7.16MPa·m^1/2±0.04MPa·m^1/2,20.40GPa±0.07GPa和981.72MPa±10.86MPa。     

溶胶—凝胶工艺制备Al2O3-ZrO2涂层对工程陶瓷表面改性的研究

采用溶胶—凝胶工艺在SG4氧化铝基工程陶瓷上成功制备了Al2O3-ZrO2涂层。利用差热分析(DTA)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段对Al2O3-ZrO2涂层的物相组成、表面和断面形貌进行了表征。分别对精磨、热处理、Al2O3-ZrO2涂层试样的抗弯强度和Weibull模数进行了比较。结果表明Al2O3-ZrO2涂层可明显改善工程陶瓷的表面质量；涂层与基体结合紧密，无明显界面层；涂层试样的抗弯强度和Weibull模数均比未涂层试样显著提高。     

烧结温度和复合助剂对Al_2O_3-TiCN复合陶瓷显微组织和性能的影响

采用热压烧结方法分别制备了Al2O3-TiCN复合陶瓷(AT)及掺杂MgO-Y2O3复合助剂的Al2O3-TiCN复合陶瓷(ATMY);研究了烧结温度和MgO-Y2O3复合助剂对复合陶瓷相对密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明:当烧结温度在1 400~1 600℃时,AT和ATMY的相对密度均在97.3%以上;当烧结温度不超过1 500℃时,利用第二相TiCN可有效抑制Al2O3晶粒长大,AT和ATMY的显微组织、断裂韧度均无明显差异;当烧结温度超过1 500℃时,TiCN不能有效地抑制Al2O3晶粒长大,导致AT显微组织粗化,在1 600℃烧结的AT的断裂韧度为4.5 MPa·m1/2;掺杂了MgO-Y2O3复合助剂后可与TiCN协同抑制Al2O3晶粒长大,在1 600℃烧结的ATMY的显微组织细小均匀,断裂韧度可达5.1 MPa·m1/2。