自潤(rùn)滑陶瓷刀具的設(shè)計(jì)開發(fā)及其自潤(rùn)滑機(jī)理研究.pdf

1、　　首次提出了自潤(rùn)滑陶瓷刀具的概念,即：在陶瓷刀具基體內(nèi)加入固體潤(rùn)滑劑來改善其摩擦學(xué)性能。以Al2O3/TiC陶瓷作為基體,以固體潤(rùn)滑劑作為添加劑,研制成功了自潤(rùn)滑陶瓷刀具,并對(duì)其設(shè)計(jì)理論、熱壓工藝、力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)、摩擦磨損特性、自潤(rùn)滑機(jī)理及切削過程中的減摩機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。
　　在對(duì)刀具切削加工的摩擦特點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上,提出了自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料的組成原則,對(duì)自潤(rùn)滑刀具進(jìn)行了摩擦學(xué)設(shè)計(jì),建立了自潤(rùn)滑刀具的減摩模型,當(dāng)?shù)毒?/p>

2、表面形成一層固體潤(rùn)滑膜時(shí)能夠降低摩擦系數(shù),即使自潤(rùn)滑膜未完全覆蓋摩擦表面也能起到一定的減摩作用。通過對(duì)自潤(rùn)滑刀具材料的物理化學(xué)相容性分析計(jì)算,確定了固體潤(rùn)滑劑的極限含量,理論上計(jì)算了固體潤(rùn)滑劑的最佳含量。對(duì)自潤(rùn)滑刀具材料進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),指出了自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料的固體潤(rùn)滑劑顆粒與陶瓷基體顆粒的半徑比應(yīng)在0.225≤r/R≤0.414范圍內(nèi)。
　　采用熱壓工藝,以Al2O3/TiC作為基體,以固體潤(rùn)滑劑MoS2、BN和CaF2作為

3、添加劑,制備出了Al2O3/TiC/MoS2、Al2O3/TiC/BN和Al2O3/TiC/CaF2自潤(rùn)滑陶瓷材料。其中,Al2O3/TiC/BN材料性能最差,這是由于BN在熱壓過程中與Al2O3發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),生成了AlN,由于AlN與基體的熱膨脹系數(shù)差別較大,導(dǎo)致大量裂紋的產(chǎn)生所致。Al2O3/TiC/MoS2材料性能也較差,主要是由于MoS2的熔點(diǎn)低容易在高溫下熔融析出,同時(shí)在熱壓高溫下MoS2容易發(fā)生分解,這導(dǎo)致材料產(chǎn)生較多的氣

4、孔所致。與Al2O3/TiC/BN和Al2O3/TiC/MoS2陶瓷材料相比,Al2O3/TiC/CaF2陶瓷材料的力學(xué)性能最好,各組分間沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng),其最佳性能為抗彎強(qiáng)度673MPa,硬度為16.1GPa,斷裂韌性3.6MPam1/2。
　　系統(tǒng)研究了CaF2含量和試驗(yàn)條件對(duì)Al2O3/TiC/CaF2(ATF)自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料的摩擦磨損特性的影響。研究結(jié)果表明,ATF自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料的摩擦系數(shù)隨CaF2含量的增加而降低