功能梯度金属陶瓷刀具切削铸铁的磨损失效研究

利用真空烧结工艺和表面氮化处理工艺,制备了纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷可转位刀片和Ti(C,N)基金属陶瓷功能梯度可转位刀片,与通用硬质合金刀具进行了铸铁的对比切削试验.并利用SEM、EPMA对自制刀片的磨损失效机理进行了分析.结果表明:氮化处理后刀片的耐磨性提高,与TN20的切削性能相似.功能梯度金属陶瓷刀片的磨损失效机理为冲击磨损、扩散和粘附磨损.     

淬硬钢的金属陶瓷刀具车削加工

利用热压烧结法制备了微米/纳米复合Ti(C,N)/Al2O3陶瓷刀具,采用CA6140车床、电子显微镜和扫描电镜研究了微米/纳米复合Ti(C,N)金属陶瓷刀具(编号为:JT1-JT3)切削45淬硬钢的切削性能和显微结构,和硬质合金刀具YT14及陶瓷刀具LT55、SG-4进行了对比.结果表明,所研制的刀具适合于切削45淬硬钢,切削性能优于YT14.分析了刀具的磨损形貌和磨损机理,新型Ti(C,N)金属陶瓷刀具的主要磨损机理为后刀面磨粒磨损和氧化磨损.采用金属陶瓷刀具车削工件,可以实现以车代磨,不但质量得以保证,而且可以降低成本.     

高性能Ti(C,N)基金属陶瓷的制备与组织研究

采用特殊工艺进行了金属陶瓷材料原料粉体的氮化处理,并对粉体的氮化效果进行了SEM、XRD和EDS能谱分析,检测氮化制备出的(Ti, W,Mo)(C,N)固溶体粉末的固溶效果.采用该氮化预固溶粉体,17%Ni粉,8%Mo粉的添加方式进行了金属陶瓷刀片的烧结,并对烧结后的刀片断口形貌、组成成分、相关物理和力学性能进行了分析.结果表明,采用此氮化工艺烧结的Ti(C,N)基金属陶瓷材料,呈现出典型“芯—环”壳层结构,其“芯”部富含Ti元素,“环”部富Mo和W元素.该壳层结构显著提高了金属陶瓷材料的强韧性.因此,采用此氮化工艺烧结的Ti(C,N)基金属陶瓷料性能超过传统Ti(C,N)基金属陶瓷材料性能.     

烧结石墨的切削加工性研究

本文对烧结石墨材料切削时刀具的磨损，切属的危害性、适合切削的刀具材料及石墨材料的可加工性等进行了研究．切削烧结石墨材料时刀具的磨损方式主要为磨料磨损和粘结磨损，选用ＡＧ２陶瓷刀片进行粗加工，刀具耐用度比原来提高一倍以上，用ＹＧ６Ｘ刀片精加工可以得到良好的加工表面，显著改善了其切削加工性．     

多元多层复合涂层刀具磨损失效机理研究

目前在精密和超精密加工领域 ,多晶金刚石 (PCD)涂层、立方氮化硼 (CBN)涂层、氮化铪 (HfN)涂层刀具显示了广阔应用前景 ,但价格昂贵 ,工艺复杂 弄清涂层对延长刀具寿命和提高切削性能主要机理 ,研究抑制涂层刀具磨损失效技术 ,开展多元梯度薄膜涂层刀具研究对广泛开发利用涂层刀具具有重大意义 文中对 4种涂层刀具进行切削性能与磨损失效机理进行研究 ,在此基础上对多元梯度薄膜涂层刀具做进一步探索     

Ti(C,N)基金属陶瓷刀具切削性能及磨损机理

文章介绍用常规粉末冶金方法制备添加纳米 Ti N的 Ti C-10 Ti N-16 Mo-5 Co-5 N i-1C系金属陶瓷刀具 ,通过较系统的切削试验 ,研究了此种金属陶瓷刀具在切削正火态 45 #钢时的切削性能及磨损机理。结果表明 ,金属陶瓷刀具适用于较高速度下的切削 ,其切削速度 vc、进刀量 f对刀具后刀面磨损量的影响较大 ,而切削深度 ap对刀具的磨损影响较小 ,刀具的失效形式主要是磨损。     

多元多层复合涂层刀具磨损失效机理研究

目前在精密和超精密加工领域,多晶金刚石（PCD）涂层、立方氮化硼（CBN）涂层、氮化铪（HfN)涂层刀具显示了广泛应用前景,但价格昂贵,工艺复杂。弄清涂层对延长刀具寿命和提高切削性能主要机理,研究抑制涂层刀具磨损失效技术,开展多元梯度薄膜涂层刀具研究对广泛开发利用涂层刀具具有重大意义。文中对4种涂层刀具进行切削性能与磨损失效机理进行研究,在此基础上对多元梯度薄膜涂层刀具做进一步探索。     

高速切削刀具磨损研究

随着科学技术的飞速发展,高速切削也得到了更为广泛的应用。本文首先介绍了高速切削刀具的磨损形态,然后阐述了陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具的磨损机理,最后探讨了高速切削加工铸铁、淬硬钢时的磨损寿命。     

铸锡青铜表面软氮化前后／40CrNiMo的摩擦磨损性能研究

气体软氮化工艺是20世纪70年代在液体软氮化的基础上发展起来的一种新工艺。能充分发挥金属材料潜力,保证和提高产品质量,对于铸锡青铜表面软氮化后摩擦磨损作用机理的研究目前还没有。本文在ZCuSn10Pb1基体表面进行软氮化处理,与40CrNiMo组成滑动摩擦副,在M一2000型磨损试验机上进行了干摩擦工况下的滑动摩擦磨损试验研究,并根据试验数据和现象对ZCuSn10Pb1涂层的摩擦磨损性能和滑动摩擦磨损机理进行了研究。以便为各个领域应用ZCuSn10Pb1涂层提供理论依据。     

磨削参数对硬质合金刀片圆弧表面锯齿的影响

为了控制硬质合金刀片圆弧刃处的表面质量,通过分析单颗磨粒与工件的接触长度和最大未变形切屑厚度的关系,建立了其磨削力学模型.基于正交试验的方法,对该硬质合金刀具进行不同磨削参数的加工实验,并采用VHX-600超景深光学显微镜等观测仪器对刀具圆弧面的锯齿深度和表面粗糙度进行观测.结合圆弧刀刃的磨削力学模型和实验加工结果,并基于锯齿成型机理分析了不同磨削参数、刀片材料以及结构等对刀片圆弧的锯齿及粗糙度的影响规律.结果表明,提高砂轮转速、降低圆弧转动速度、减小磨削深度、控制刀片材料的质量、合理设计刀片结构可以提高刀片圆弧处的表面质量,提高刀具的耐用度.砂轮磨削圆弧转动速度为24 m/s、圆弧转动速度为8 °/s、磨削深度为0.05 mm时磨削效果较佳,可以获得较小的磨削力、锯齿深度及表面粗糙度.     

Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的失效机理与参数优化

文章介绍 Ti(C,N)基金属陶瓷刀具切削正火态 45钢时的失效形式和磨损机理 ,考察了各切削用量对刀具耐用度的影响 ,并通过一元线性回归分析给出了 Ti(C,N)基金属陶瓷刀具耐用度的广义 Talor公式。研究证明 ,Ti(C,N)基金属陶瓷不但具有良好的综合性能 ,而且还可以节约普通硬质合金所必需的 Co、Ta及 W等贵重稀有金属材料 ,但韧性和强度较低 ,切削正火态 45钢时主要以磨损形式失效     

Al_2O_3 弥散 Ti(C,N)基金属陶瓷刀具

在Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷中，通过加入Ａｌ２Ｏ３弥散颗粒，使材料的硬度和高温性能都得到提高，从而获得更好的切削耐磨性。研究结果表明：Ａｌ２Ｏ３的引入使Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷的常温强度和韧性有所下降而硬度和高温力学性能得到了改善。切削试验表明：Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）－Ａｌ２Ｏ３系金属陶瓷比硬质合金、Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ复合陶瓷刀具有更好的切削性能。ＳＥＭ观察表明：在Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）－Ａｌ２Ｏ３金属陶瓷中，Ａｌ２Ｏ３与Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）有相互抑制晶粒生长的作用，使Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷的晶粒更细化     

金属陶瓷基体特性对TiAlN涂层微观结构和性能的影响

Ti(C,N)基金属陶瓷是以 TiC、TiN、Ti(C,N)等为基,Ni/Co为粘结剂,并添加 WC、Mo₂C、TaC、VC 等碳化物改善其组织性能,采用粉末冶金方法制备的多相固体材料,具有高红硬性、高耐磨性、低摩擦系数和低热导率,高的化学稳定性等优点。Ti(C,N)基金属陶瓷刀具对高速加工中软钢有很大的优越性:被加工工件表面尺寸精度和光洁度高,可实现以车代磨。在切削加工中,刀具的性能对加工表面质量和加工效率有着重大的影响。涂层具有高的耐磨性、耐热性、高的化学稳定性等优点,可使切削刀具的使用寿命大幅度提高。当前80%–90%以上的切削刀具都会涂层,而这些涂层工艺主要是针对硬质合金而设计的。金属陶瓷被视为硬质合金未来最有潜力的替代品。要实现Ti(C,N)基金属陶瓷对硬质合金的替代,Ti(C,N)基金属陶瓷的可涂层性、涂层过程中的生长机理以及金属陶瓷基体与涂层的匹配性需要系统的研究。涂层与基体材料两者总是相互影响,基体的化学成分与结构会直接影响涂层的形核生长,而涂层的结合强度与硬度等性能直接决定了涂层能否被运用。鉴于此,本文制备了不同WC含量的TiAlN涂层金属陶瓷,并采用微观组织观察、结合强度与纳米压痕检测和切削加工试验研究了不同WC含量的金属陶瓷基体对TiAlN涂层的微观结构与性能的影响。结果表明沉积在不同基体上的TiAlN涂层具有柱状晶粒结构。且随着WC的增加,TiAlN的强度比I₍₁₁₁₎/I₍₂₀₀₎和附着力逐渐增大。当基体中没有WC时,TiAlN涂层的择优取向为（200）晶面。 随着WC的加入,TiAlN涂层的择优取向变为(111)和(200)晶面。涂层与基体的结合强度最大的区别在于基体的微观结构和成分。含15wt% WC的金属陶瓷基体涂层的H/E和H3/E2最高,耐磨性最好。     

放电等离子烧结及热处理制备的Fe/316L/430–Ti(C,N)复合材料的滑动磨损行为

A series of novel steel–Ti(C,N) composites was fabricated by spark plasma sintering (SPS) and subsequent heat treatment. The hardness, indentation fracture resistance, and wear behaviour of the steel–Ti(C,N) composites were compared with those of the unreinforced samples, and their potentials were assessed by comparison with traditional cermet/hardmetal systems. The results showed that with the addition of 20wt% Ti(C,N), the wear rates of the newly examined composites reduced by a factor of about 2 to 4 and were comparable to those of cermets and hardmetals. The martensitic transformation of the steel matrix and the formation of in situ carbides induced by heat treatment enhanced the wear resistance. Although the presence of excessive in situ carbides improved the hardness, the low indentation fracture resistance (IFR) value resulted in brittle fracture, which in turn resulted in poor wear property. Moreover, the operative wear mechanisms were investigated. This study provides a practical and cost-effective approach to prepare steel–Ti(C,N) composites as potential wear-resistant materials.     

纳米改性金属陶瓷刀具切削参数优化

文章系统地讨论了 Ti( C,N)基金属陶瓷刀具及 YG8刀具切削灰铸铁时的失效形式和磨损机理 ,研究了切削用量、Ni含量及纳米改性对刀具耐用度的影响。结果表明 ,刀具耐用度随切削用量 f、ap及 vc的增大而降低 ,纳米 Ti N改性 Ti C基金属陶瓷刀具的效果明显 ,最后通过一元线性回归分析给出了 Ti( C,N)基金属陶瓷刀具耐用度的广义 Taylor公式。     

纳米氮化硼含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

在氮气环境下,采用微波烧结技术制备氮化硼纳米粒子增强Ti(C,N)基金属陶瓷,采用SEM观察了其显微组织,并考察了BN含量对材料力学性能的影响.研究表明:纳米氮化硼对Ti(C,N)基金属陶瓷具有明显强化作用,添加1.5%纳米氮化硼时,复合材料的力学性能最佳,抗弯强度(TRS)提高了21.6%,硬度(HRA)提高了1.6%.纳米氮化硼的加入,阻碍了Ti(C,N)颗粒的溶解,金属陶瓷的断口形貌表现为穿晶断裂.     

Al2O3/Ti(C，N)-Ni-Ti陶瓷刀具的切削性能

研究了Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷复合刀具对淬硬35CrMo合金钢进行连续干切削时各切削参数对切削力的影响.结果表明:切削深度对切削力的影响最显著,切削速度的影响最小.对比研究了Al2O3/Ti(C,N)和Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷刀具的耐磨性能和磨损形态:后者的耐磨性能明显优于前者,其中Al2O3/Ti(C,N)-5%(Ni,Ti)的耐磨性能最高.Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti刀具的磨损形态主要表现为后刀面的磨粒磨损和疲劳磨损,由于这种材料具有较高的弯曲强度和断裂韧性,能有效防止前刀面出现崩刃破损现象,因此具有较高的可靠性,适用于高速切削.在高速切削条件(ap=006mm,vc=2549m/min,vf=009mm/r)下,Al2O3/Ti(C,N)-5%(Ni,Ti)刀具的切削耐用度为150min.