石墨烯纳米片增韧Al2O3基纳米复合陶瓷刀具材料

以石墨烯纳米片作为增强相,采用热压烧结工艺制备石墨烯纳米片增韧Al_2O_3基纳米复合陶瓷刀具材料。进行石墨烯纳米片分散实验,研究石墨烯纳米片添加量对刀具材料断裂韧度、抗弯强度和硬度的影响,观察其微观结构和形貌。结果表明:聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为石墨烯纳米片的优选分散剂,当PVP添加量为石墨烯纳米片质量的60%时,分散效果最佳;当石墨烯纳米片添加量为0.75%(体积分数)时,刀具材料的断裂韧度和抗弯强度分别达到7.1MPa·m^1/2和663MPa,与未添加石墨烯纳米片的组分相比分别提高了31%和15%;石墨烯纳米片呈卷曲状结构弥散分布于基体材料中,其增韧机理为石墨烯纳米片拉断、拔出和裂纹偏转。与未添加石墨烯的刀具相比,添加石墨烯纳米片的刀具的主切削力、切削温度和前刀面摩擦因数明显降低,表现出良好的减摩、耐磨性。     

新型陶瓷刀具材料的磨损性能研究

研究了Al2O3/SiC/（W，Ti）C新型陶瓷刀具材料在切削铸铁时的耐磨性能。结果表明：在低速发削铸铁时，该陶瓷刀具表现出良好的耐磨性能，其磨损机理主要是磨粒磨损；在高速切削铸铁时，由于化学反应和溶解磨损的共同作用，导致粘结磨损加剧，从而降低了该陶瓷刀具材料的耐磨性能。     

稀土硬质合金刀具材料研究进展

简要回顾了稀土硬质合金刀具材料的发展过程，归纳了稀土元素在硬质合金刀具材料中的作用机理。论述了稀土硬质合金刀具材料在力学性能和切削方面的最新进展，并探讨了今后的发展方向。     

复相陶瓷刀具材料设计的理论框架

建立了复相陶瓷刀具材料设计的理论框架,该框架主要包括设计要求,系统设计、组分设计、微观结构设计、工艺设计、材料制备以及材料应用等,提出在复相陶瓷刀具材料设计的理论框架中,应该把工件材料应用等,提出在复相陶瓷刀具材料设计的理论框架中,应该把工件材料视为一“独立相”,充分考虑它与刀具材料之间的化学相容性问题,实验证明该研究思路是正确的,它对于复相陶瓷刀具材料设计具有重要的应用价值。     

陶瓷涂层刀具切削灰铸铁的试验研究

为了探究陶瓷涂层刀具涂层材质、基体材质对切削性能的影响,试验采用四种陶瓷涂层刀具连续干切削灰铸铁,测试了切削力和切削温度的变化情况以及后刀面的磨损量和已加工表面的粗糙度。结果表明,在刀具基体同为Si_3N_4的条件下,涂层材质为Ti N/Al_2O_3/Ti C的刀具比Ti N/Al_2O_3的切削性能好;在涂层材质同为Ti N的条件下,刀具基体Al_2O_3/Ti CN比Al_2O_3/Ti C的切削性能好。研究发现:四种陶瓷涂层刀具前刀面磨损形式均为微崩刃和月牙洼,后刀面磨损形式均为磨粒磨损和粘着磨损,涂层的磨损形式均为剥落和扩散磨损。     

Al2O3/(W,Ti)C/SiC陶瓷复合材料的抗热震行为

采用水淬试验研究了Al2O3/(W,Ti)C/SiC陶瓷复合材料的抗热震性能,发现弥散相(W,Ti)C和SiC的添加对提高材料的抗热震性能有利,热震温差可达到340℃.其原因在于(W,Ti)C和SiC的添加均可通过使热膨胀系数和泊松比的降低以及抗弯强度的有效改善提高材料的抗热震性能.此外,采用SEM对热震后试样的微观结构尤其是裂纹形态、晶粒脱落以及高温淬火时伴随发生的氧化现象也进行了观察和分析.     

模具用Ti(C,N)/Al2O3陶瓷材料的微观结构与力学性能

新型模具材料的开发是当前模具研究领域的重要内容之一.采用热压工艺制备了一种模具用Ti(C,N)/Al2O3复相陶瓷材料,并研究了该材料的制备工艺、微观结构和力学性能.研究表明以稀土氧化物为添加剂,Ti(C,N)/Al2O3陶瓷材料具有良好的微观结构和力学性能.抗弯强度、断裂韧度和硬度分别达到980 Mpa、6.0 Mpa·m1/2和19.2 Gpa,分别比纯Al2O3陶瓷材料提高96%、57%和5%.材料的增韧机理主要是裂纹桥联、裂纹偏转、裂纹分支以及部分纳米Ti(C,N)晶粒的晶内断裂机制.     

Al2O3/Cr3C2/(W,Ti)C陶瓷模具材料研究

应用热压技术制备了添加不同含量Cr3C2和（W，Ti）C的Al2O3／Cr3C2／（W，Ti）C复合陶瓷材料。利用光学显微镜、环境扫描电镜、透射电镜和能谱分析仪等对～203／30％Cr3C2、Al2O3／30％（W，Ti）C、Al2O3／20％Cr3C2／10％（W，Ti）C三种复合陶瓷材料的显微组织结构进行了观察分析。研究表明：同其它两种材料相比，Al2O3／20％Cr3C2／10％（W，Ti）C陶瓷复合材料组织细化均匀，有连续骨架结构生成。Cr3G和（W，Ti）C颗粒的共同加入有利于晶粒生长的制约，裂纹分枝与偏转、晶粒拔出、以及纳米相等等，有效提高了氧化铝陶瓷材料的力学性能。     

新型陶瓷刀具LD－1的切削性能

对新型陶瓷刀具ＬＤ－１切削超高强度钢和淬硬钢时的切削性能作了试验研究，结果表明，ＬＤ－１刀具较其它Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ系陶瓷刀具更适于断续切削加工，因而具有较大的推广应用价值。     

石墨烯增韧Al_2O_3/Ti(C,N)纳米复合陶瓷刀具材料的制备及其微观结构分析

采用热压烧结工艺制备了石墨烯增韧Al_2O_3/Ti(C,N)纳米复合陶瓷刀具材料,测试了石墨烯垂直于(VHPD)和平行于热压方向(PHPD)上的力学性能,研究了石墨烯取向对其力学性能和微观结构的影响。测试结果表明石墨烯具有明显的增韧补强作用,石墨烯的取向对刀具材料的抗弯强度具有明显的各向异性。当石墨烯含量为0.75 vol%时,VHPD方向上的抗弯强度达到667 MPa,较未添加石墨烯的组分提高了16%;PHPD方向的抗弯强度为575 MPa,断裂韧性达到7.1 MPa·m1/2。采用扫面电子显微镜(SEM)对材料进行了微观结构分析,结果表明石墨烯拉断和拔出是其主要增韧形式。石墨烯在基体材料中具有明显取向特征,石墨烯片层之间相互平行,且垂直于热压方向。