TiAlCNO过渡层组织结构及其对Al_2O_3涂层结构性能的影响

MT-TiCN/α-Al2O3多层涂层是高性能硬质合金CVD涂层刀具的典型涂层结构,得到广泛的应用和研究。TiAlCNO过渡层可以改善MT-TiCN/α-Al2O3涂层之间的结合性能。通过改变沉积气氛氧化势,制备了不同成分的TiAlCNO过渡层和MT-TiCN/TiAlCNO/Al2O3多层涂层,研究了沉积气氛氧化势对TiAlCNO过渡层和MT-TiCN/TiAlCNO/Al2O3多层涂层的结构性能的影响。结果表明:当沉积气氛中有CO2时,沉积TiAlCNO过渡层中可以检测到α-Al2O3相;随沉积气氛中CO2的增加,TiAlCNO过渡层中的Al含量增加,沉积在TiAlCNO过渡层表面的α-Al2O3涂层织构降低,结合强度增加。当TiAlCNO过渡层沉积气氛中CO2流量由0 L/min增加到1 L/min时,Al2O3涂层的织构系数TC(113)由0.64增加到1.33,而TC(012)由2.07降到1.5,TC(110)由1.99降到0.97;划痕临界载荷LC由36.5 N增加到51.7 N。     

涂层对钛合金高速切削加工性能的影响

采用TiAlN和TiAlSiN涂层的两种硬质合金刀片高速干式切削钛合金(TC4),测量并分析了涂层刀片的切削寿命、车削过程中的切削力及工件已加工表面粗糙度,并利用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析仪对涂层硬质合金刀片的磨损区域进行了观察分析,探讨了涂层刀片的磨损机理,研究了涂层对钛合金车削加工性能的影响。经过5次反复实验,结果表明:TiAlN涂层刀片高速车削钛合金的耐磨损性能较TiAlSiN涂层刀片提高20%左右;随着磨损的加剧,TiAlSiN涂层刀片的切削力在后期大于TiAlN涂层刀片的切削力;同时,TiAlSiN涂层刀片加工的表面粗糙度也随着刀尖的磨损、刀尖圆弧变大而降低;两种刀片的磨损机理是粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损和磨粒磨损同时发生并相互促进,TiAlSiN涂层刀片的切削刃和后刀面磨损较TiAlN涂层刀片快,TiAlN涂层刀片磨损均匀。     

硬质合金相图热力学和扩散动力学数据库及其应用

硬质合金是由难熔金属化合物和粘结相通过粉末冶金工艺制成的材料,它具有硬度高、耐磨、强度和韧性好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能。介绍了包含C-Co-Cr-W-Ta-Ti-Nb-N等元素的硬质合金热力学和动力学数据库。简述了热力学数据库中的热力学模型和优化计算,并以C-Cr-Ta三元系为例介绍了热力学优化计算的方法和步骤。所建立的硬质合金动力学数据库包含液相和fcc相不同元素的原子迁移参数。利用修正的Sutherland方程对液相的原子迁移参数进行了评估,而fcc相原子迁移参数是基于对实验测定数据和文献数据的评估获得的。利用建立的硬质合金热力学和动力学数据库,可以计算多元系的相平衡、获取不同相的热力学性质和溶解度信息、模拟合金中元素和相的分布等。该数据库可用于设计合金成分和烧结温度、预测元素含量及烧结气氛等对梯度硬质合金形成的影响、优化合金烧结工艺等。最后指出相图热力学和扩散动力学数据库及热物性数据库结合相场、有限元方法,定量描述硬质合金结构-性能的关系是今后的发展趋势。     

基于ANSYS的机床结合部建模方法探讨

机床结合部的模态分析一直以来都是整机动态分析的一个难点,本文对于机床结合部的建模提出了几种不同的方法:直接法,节点耦合法,弹簧阻尼模拟法以及等效模型分析法。在分析比较之后得出各个方法的优缺点,以此为今后在不同需求时运用更合理的有限元模型分析结合部提供指导意义。     

不等螺旋角立铣刀的抗振性及设计研究

分析传统立铣刀工作时产生振动的原因,提出不等螺旋角立铣刀抗振原理。根据其结构特点,推导出不等螺旋角立铣刀在圆周方向上等分隔处的刃长的计算公式。通过瓦尔特机床公司tool-studio加工软件模拟铣刀的槽形截面图,验证了公式的正确性,并举例论述公式的应用。根据公式分析了立铣刀各刃等分隔的影响因素,并得出铣刀的直径、螺旋角和齿间夹角对立铣刀刃长的影响最大,从而提出不等螺旋角立铣刀结构设计的思路。为了验证不等螺旋角立铣刀抗振性,进行拐角铣削和侧铣对比切削试验,结果表明:与传统立铣刀相比,不等螺旋角立铣刀具有抑制振动和提高工件表面粗糙度的优点。     

基于多种有限元模型的刀尖圆弧半径对切削过程影响的仿真

针对在实际生产中选择和优化设计刀片刃口参数的难题,采用了多种有限元模型对不同刀片刀尖圆弧半径的直角切削试验进行仿真。通过有限元仿真得到的刀片主切削力和刀片温度场分布都吻合于实际的切削情况,为以后的刀片刀尖圆弧半径的选择和优化设计提供了一种有效的解决方案。     

烧结气氛对Ti（CN）基金属陶瓷饱和磁化强度的影响

用X射线衍射、电子背散射像、钴磁仪和矫顽磁力计分析研究了烧结气氛（真空，N2，Ar）对Ti（C，N）基金属陶瓷合金的化学成分、饱和磁化强度和矫顽磁力的影响。结果表明：金属陶瓷混合料压坯在Ar气、真空、N2气等3种不同的气氛中烧结后，相应合金的碳、氮、氧总量依次增加，相应合金中粘结相的晶格常数依次减小，饱和磁化强度依次增大。Ar气和N2气烧结造成金属陶瓷合金的组织结构不均匀，N2气烧结影响更大，矫顽磁力出现异常。钴磁和矫顽磁力可以作为金属陶瓷合金化学成分和组织结构变化的一个判据。     

(Ti,Al)N涂层的微观组织和性能

采用EPMA、XRD、SEM、TEM、HR-TEM、EDX、纳米压痕、氧化实验和切削实验研究了磁控溅射在硬质合金基体上沉积TiN涂层和(Ti,Al)N涂层的微观组织结构和性能。结果表明:TiN涂层晶粒为喇叭口柱状晶,(Ti,Al)N涂层为面心立方平直柱状晶,由于固溶了Al元素,(Ti,A l)N涂层呈(200)面择优生长;(Ti,Al)N涂层在硬质合金基体上无外延生长;(Ti,Al)N涂层在800℃氧化后形成Al2O3/TiO2/(Ti,Al)N的分层结构;(Ti,Al)N涂层具有更高的硬度和更好的切削性能。     

纳米Ti(CN)基金属陶瓷烧结过程中的组织结构演变

用分段真空烧结、背散射扫描电镜、透射电镜和能谱分析等手段研究纳米Ti(CN)基金属陶瓷在烧结过程中的组织结构演变。结果表明:纳米Ti(CN)粉末金属陶瓷在1 200℃以后开始发生剧烈的固相反应,纳米Ti(CN)粉末与M反应形成富M(M=Mo,W,Ta)的(Ti,M)(CN)固溶体为核,贫M的(Ti,M)(CN)固溶体为环的“亮芯黑环结构”,在1 350℃即可获得致密的合金。而微米金属陶瓷中Ti(CN)粉末颗粒很少参与固溶反应而成为核,富钨和富Mo的固溶体为环,形成“黑芯亮环结构”,烧结温度在1 400℃以上才能获得致密合金。     

钻削参数对碳纤维复合材料孔加工质量的影响

本研究通过单因素试验方法,开展钻削碳纤维复合材料的试验研究。采用KISTALER公司9265B型测力仪测钻削轴向力,并采用撕裂因子评价孔形貌质量,对钻削碳纤维复合材料的过程进行分析,研究不同钻削参数对钻削碳纤维复合材料的轴向力和孔加工质量的影响。试验结果表明:随着进给量的增大,轴向力逐渐增大,孔退钻口撕裂因子呈现先减小再增大的趋势,孔进钻口撕裂因子则呈现逐步小幅增大的趋势。随着转速的增大,轴向力逐步小幅减小,孔退钻口撕裂因子随之减小。并且,进给量对轴向力和孔加工质量的影响远大于转速对轴向力和孔加工质量的影响。在相同条件下,孔进钻口的毛刺、撕裂等缺陷明显少于退钻口的缺陷。