Si_3N_4/SiC(N)纳米复相陶瓷的制备与性能研究

采用极性分散剂和超声分散技术 ,在微米Si3 N4基体中加入SiC纳米颗粒 ,用真空热压烧结法制备出Si3 N4/SiC(N)纳米复相陶瓷。研究结果表明 :加入SiC纳米颗粒可显著降低烧结温度 ,阻止 β Si3 N4晶粒的过度生长 ,细化晶粒组织 ,提高复合陶瓷材料的致密度和机械性能 ;含 15wt%SiC纳米颗粒的复相陶瓷具有最佳断裂韧度和较高抗弯强度 ,可作为高速切削刀具和模具的候选材料。     

水润滑陶瓷滑动轴承的研究

通过水润滑陶瓷滑动轴承的台架实验,即分别对Si3N4轴套/SiC轴颈、SiC轴套/SiC轴颈、SiC轴套/Si3N4轴颈组成的滑动轴承,在水润滑条件下的承载情况进行对比和验证得知,Si3N4轴套/SiC轴颈不能进行热匹配,SiC轴套/Si3N4轴颈可以进行热匹配但摩擦副性能一般,SiC轴套/SiC轴颈的热匹配性能最好,且在水润滑条件下体现出最佳的摩擦磨损性能,因此得出在大直径、大功率、高转速的条件下,水润滑陶瓷径向滑动轴承的最佳摩擦副组合是SiC/SiC的结论。此外,为解决结构上应力集中带来的一系列问题,针对陶瓷材料的特性,提出一种全包容陶瓷滑动轴承结构,提高了陶瓷滑动轴承使用的安全性和可靠性。     

SiC颗粒掺杂对激光直接成形Al2O3陶瓷裂纹敏感性的影响

为抑制激光直接成形Al2O3陶瓷过程中的裂纹,利用SiC未熔颗粒的增韧原理,在Ti-6Al-4V合金基底上进行添加SiC颗粒的Al2O3同轴送粉激光直接成形实验,分析了激光直接成形Al2O3+ SiC复相陶瓷的可行性以及成形件裂纹敏感性的影响因素.利用光学显微镜观察薄壁成形试样的裂纹扩展、显微组织和两相结合情况,并使用X射线衍射仪(XRD)进行相分析.结果表明:SiC颗粒可在激光直接成形Al2O3+SiC陶瓷中起到抑制裂纹的作用,并可形成各成分结合良好,无明显化学反应,含有较完整SiC未熔颗粒的复相陶瓷材料.单因素实验显示:SiC比例f、激光功率P、扫描速度v和送粉率n对裂纹敏感性均有显著影响,最后采用工艺参数:f =10％(重量百分比)、P=186 W、v=300 mm/min及n=1.78 g/min成形了裂纹敏感性低,无明显缺陷的长×高×厚约为17 mm×6 mm×2 mm的薄壁件.     

陶瓷刀具材料的选择

随着陶瓷刀具材料的种类增多及应用面的扩大,如何选择适宜的陶瓷材料就变得非常现实和重要。针对这些问题,本文讨论了陶瓷刀具材料的选择,并提出了正确使用陶瓷刀具材料的建议,以便为指导实际应用提供参考依据。 一、陶瓷刀具材料的种类 1.氧化铝系陶瓷材料 氧化铝系陶瓷是以Al_2O_3,为主体的陶瓷材料,它包括以下几类: (1)纯Al_2O_3陶瓷:这类陶瓷包括纯Al_2O_3陶瓷和以Al_2O_3为主体,添加少量玻璃氧化物MgO、NiO、TiO_2、Cr_O_3等,经冷压烧结而成的陶瓷。这类陶瓷抗弯强度较低,抗冲击能力差,切削过程中易产生微崩刃。但其高温性能很好,适用于高速小进给半精加工铸铁和钢材,如国产的Am、AmF,日本的W80等。目前     

轴承无心磨削中陶瓷支承件的应用研究

提出了一种新型轴承无心磨削用支承材料——陶瓷材料，对其特性、陶瓷支承块的加工技术等进行了阐述，并对陶瓷支承材料和传统支承材料(尼龙、橡胶木)在轴承无心磨削中的应用情况进行了对比试验。试验结果表明：陶瓷支承材料比传统支承材料更有利于提高轴承套圈的加工精度和外观质量，并且完全可以消除支承材料所引起的支承印缺陷。     

多晶碳化硅陶瓷磨削裂纹损伤形成机理研究

当前碳化硅陶瓷类硬脆材料磨削损伤形成机理研究主要是基于经典压痕断裂力学基础理论,然而对于具有复杂显微结构的陶瓷材料,磨削亚表面裂纹损伤形式和萌生扩展机理未必遵循经典压痕断裂力学理论。有鉴于此,重点从陶瓷材料显微结构层面开展碳化硅陶瓷磨削损伤形成机理研究,采用单颗金刚石磨粒轴向进给磨削试验方法,借助聚焦离子束、透射电镜等设备,分析碳化硅陶瓷磨削损伤特点,发现穿晶裂纹具有显著择优取向性,晶界对裂纹萌生具有显著诱导作用、对裂纹扩展具有显著阻碍作用;提出了SiC陶瓷磨削亚表面晶界裂纹系统,揭示了位错在晶界处塞积是晶界裂纹系统产生的机理;随磨削进行,SiC陶瓷磨削亚表面晶界裂纹系统分别经历位错激发、位错运动至晶界处堆积、晶界处微裂纹萌生、晶界处微裂纹扩展汇合形成宏观沿晶裂纹和穿晶裂纹、裂纹扩展至磨削表面形成破碎凹坑五个跨尺度演化过程;基于位错塞积理论建立了晶界裂纹系统一般性的断裂力学模型,解析裂纹萌生与扩展临界条件;建立了晶粒尺度单颗金刚石磨削多晶SiC陶瓷有限元仿真模型,验证了SiC陶瓷磨削亚表面晶界裂纹系统模型的准确性。     

几种典型陶瓷零件的加工工艺

新型陶瓷材料以其所具有的强度高、相对重量轻、绝缘性能好、耐高温、耐磨损、抗腐蚀、不老化等特性，已成为高先进推进系统结构应用的一种优异材料。但由于新型陶瓷材料本身的脆性及抗冲击性差，这使陶瓷材料的应用受到限制。陶瓷作为惯性导航材料应用最多的一种是四硅钾云母可加工陶瓷，它是由合成云母为主晶相的云母微晶玻璃。除了具有上述新型陶瓷材料的优点外，还具有机械加工性能良好的优点。可经车、铣、钻、摩等常规工艺方法加工成圆柱、圆环、薄片、薄壁等多种形状，但作为陶瓷，它也不可避免的具有脆性大、抗冲击性能差的弊端，表…     

纳米陶瓷刀具材料的研究现状

纳米陶瓷材料由于第二相颗粒的加入，使材料的许多性能与一般的陶瓷材料相比产生了很大的变化。通过比较A12O3基系统和Si3N4基系统这两种主要的纳米结构陶瓷材料，从不同的角度讨论了纳米陶瓷刀具材料显微结构的变化和力学性能的提高，并就目前关于纳米陶瓷刀具材料增韧补强机理的模型进行了比较，最后给出了纳米陶瓷刀具材料的研究现状。     

陶瓷支承在套圈超精加工中的应用研究

本文提出了一种新型套圈超精加工支承材料——陶瓷材料，对该材料的性能、摩擦磨损机理和支承块的加工技术等进行了理论及实验方面的研究。并对陶瓷支承材料和传统支承材料(尼龙、胶木)在轴承套圈超精加工中应用情况进行了对比实验，结果可知：陶瓷支承比传统支承材料更有利于提高轴承套圈的加工精度和外观质量，并且完全可以消除支承材料所引起的支承印缺陷。     

SiC陶瓷旋转超声振动套磨制孔有限元仿真及实验研究

为解决SiC陶瓷加工时容易出现崩边、裂纹等问题,结合仿真与实验对其进行旋转超声振动套磨制孔技术研究。根据SiC陶瓷宏观力学本构模型,建立SiC陶瓷制孔仿真有限元模型并进行加工过程仿真分析,相比常规制孔,超声振动制孔的仿真轴向力最大可减小26.1%。常规加工和超声振动加工的对比实验研究表明,旋转超声振动加工可减小轴向力达32.9%,可大幅减少陶瓷材料脆性断裂,显著改善孔壁表面质量。有限元仿真与实验研究所得的轴向力在超声振动下最大相差7.5%,常规条件下两者最大相差14%,验证了有限元模型的正确性。仿真和实验研究结果表明：超声振动加工可显著减小轴向力和刀具磨损、提高刀具耐用度、改善制孔质量、降低加工成本。     

氧化锆陶瓷微细铣削工艺参数实验研究

微小型化技术已经形成了全球化的发展趋势,并对多种应用领域产生了深刻的影响,尤其在武器装备和现代生物医学等领域.同时,氧化锆陶瓷材料由于其高硬度、绝缘的性能,被普遍应用于微型飞行器、微型发动机、微型机载设备、微传感器、微型机器人、微型卫星等领域.陶瓷材料由于其硬度高,难以采用常规硬质合金刀具进行铣削加工,且由于其不导电的...     

Ti3SiC2/SiC复相陶瓷/45#钢摩擦副的摩擦学性能

研究了由热等静压原位合成的Ti3SiC2/SiC复相陶瓷与45#钢在干摩擦和边界油润滑条件下的摩擦磨损特性.结果表明：干摩擦条件下随载荷的变化,占主导地位的磨损机制将发生变化,在低载荷下以磨粒磨损为主,高载荷下以粘着磨损为主;同干摩擦相比,润滑油对摩擦副的摩擦磨损性能的改善均很显著;Ti3SiC2/SiC复相陶瓷的磨损主要由粘着和微断裂引起的.     

陶瓷材料微波辅助加工技术的研究

介绍了一种新型的陶瓷材料辅助加工方法。该方法利用微波能,使材料在较高温度下达到塑性化,从而获得较好加工性。对陶瓷介质材料的微波作用机理以及陶瓷塑性理论进行了探讨,并给出了材料塑性化的经验温度值。在理论分析基础上,建立了微波辅助加工的数值分析模型,对微波加工中的温度分布进行了计算,并对试验结果做了直观、有意义的分析与讨论。最后介绍了自行研制的微波加工试验样机。     

ELECTRIC DISCHARGE MILLING AND MECHANICAL GRINDING COMPOUND MACHINING OF SILICON CARBIDE CERAMIC

Silicon carbide (SiC) ceramics have been widely used in modern industry. However, the manufacture of SiC ceramics is not an efficient process. This paper proposes a new technology of machining SiC ceramics with electrical discharge milling and mechanical grinding compound method. The compound process employs the pulse generator used in electrical discharge machining, and uses a water-based emulsion as the machining fluid. It is able to effectively machine a large surface area on SiC ceramics with a good surface quality. In this paper, the effects of pulse duration, pulse interval, peak voltage, peak current and feed rate of the workpiece on the process performance parameters, such as material removal rate, relative electrode wear ratio and surface roughness, have been investigated. A L₂₅ orthogonal array based on Taguchi method is adopted, and the experimental data are statistically evaluated by analysis of variance and stepwise regression. The significant machining parameters, the optimal combination levels of machining parameters, and the mathematical models associated with the process performance are obtained. In addition, the workpiece surface microstructure is examined with a scanning electron microscope and an energy dispersive spectrometer.     

新型陶瓷材料的开发及应用

概要论述了新型陶瓷材料应用及发展,探讨了传统陶瓷材料向现代功能陶瓷材料转变的过程的同时,还重点讨论了新型陶瓷材料在现代机械工业,特别是在动力机械、热能传递、加工工具及轴承等运动部件上的实际应用及发展趋势。     

影响断续磨削工程陶瓷加工效率因素的分析

采用试验方法对影响断续磨削工程陶瓷加工效事的因素进行了分析，结果表明，磨块比是影响断续磨削加工效率的重要因素，并且对于某项具体的加工，存在一个最佳磨块比，它可使磨削加工获得最好的效率。     

工程陶瓷材料磨削加工工艺研究现状与进展

工程陶瓷材料的可加工性与金属相比相差较多,其加工工艺也与金属存在很大的不同。磨削加工工艺是现今最成熟的陶瓷材料加工工艺,本文综述了近年来国内外工程陶瓷的磨削加工工艺,分析了磨床、砂轮、磨削工艺参数等因素对磨削加工的影响,并阐述了在不同工艺条件下合理选择加工参数的方法。     

Experimental Evaluation of Super High-Speed Grinding of Advanced Ceramics

Development of advanced ceramics such as aluminium oxide, silicon carbide, and zirconium oxide has gained significant importance because of their desirable properties. However, their engineering applications are still limited owing to the limittions in developing crack-free and economical machining techniques. This paper presents a feasibility study for attaining high productivity with minimal surface damage by employing the high-speed grinding processes for such materials. The effects of the grinding parameters on the machined parts are analysed and reported.     

SiC单晶片加工技术的发展

SiC单晶的材质既硬且脆,加工难度很大。本文介绍了加工SiC单晶的主要方法,阐述了其加工原理、主要工艺参数对加工精度及效率的影响,提出了加工SiC单晶片今后主要研究的方向。