陶瓷刀具與不銹鋼的擴(kuò)散特性研究.pdf

1、當(dāng)陶瓷切削難加工材料時,尤其是干切削,由于陶瓷刀具自身導(dǎo)熱性差,熱量容易在刀具刃口附近積聚,這種熱能積聚為元素擴(kuò)散提供了擴(kuò)散激活能,使得陶瓷刀具與難加工材料或者切屑之間發(fā)生元素擴(kuò)散成為可能,陶瓷刀具也會因為擴(kuò)散磨損而降低其切削性能。本文通過試驗與理論相結(jié)合的方法,研究了陶瓷刀具材料與難加工材料301不銹鋼之間的元素擴(kuò)散情況,分析了其元素擴(kuò)散規(guī)律和元素擴(kuò)散流失對刀具性能的影響,為提高陶瓷刀具使用壽命和設(shè)計新型陶瓷刀具提供理論依據(jù)。

2、　　通過對菲克擴(kuò)散定律的分析,得到了適合陶瓷刀具與301不銹鋼之間的元素擴(kuò)散濃度表達(dá)式。根據(jù)元素擴(kuò)散的濃度表達(dá)式,進(jìn)一步通過計算,模擬了陶瓷刀具材料與301不銹鋼擴(kuò)散副中Ti元素和Fe元素的擴(kuò)散規(guī)律,從而為合理解釋和分析擴(kuò)散試驗的結(jié)果提供了理論依據(jù)。同時,對元素擴(kuò)散的微觀機理進(jìn)行了探討。
　　選用Al2O3/TiC和Si3N4/TiC兩種以TiC為增韌方式的陶瓷刀具材料與301不銹鋼進(jìn)行元素擴(kuò)散試驗。通過試驗,全面分析了在相同擴(kuò)散

3、條件下兩種陶瓷刀具材料中的Ti元素與301不銹鋼中Fe元素的擴(kuò)散,研究了溫度和持續(xù)受熱時間對元素擴(kuò)散程度的影響。擴(kuò)散結(jié)果分析得出:在相同溫度和時間擴(kuò)散條件下,Al2O3/TiC陶瓷刀具材料與301不銹鋼之間的元素擴(kuò)散程度比Si3N4/TiC陶瓷刀具材料要更嚴(yán)重。擴(kuò)散溫度相比擴(kuò)散時間對擴(kuò)散的影響更大,溫度越高,陶瓷刀具材料與301不銹鋼之間的元素擴(kuò)散越劇烈;擴(kuò)散溫度越高,達(dá)到同樣元素擴(kuò)散程度所需的時間越短。為了減少刀具的擴(kuò)散磨損,根據(jù)試驗

4、可以采取以下兩個方面的措施:一是利用冷卻系統(tǒng),降低刀具切削溫度;二是在不能降低溫度前提下,避免長時間切削,即在元素加速擴(kuò)散的起始時間前完成加工。
　　對元素擴(kuò)散后的陶瓷刀具材料與301不銹鋼組成的擴(kuò)散副結(jié)合面兩側(cè)進(jìn)行了顯微硬度測試,測試結(jié)果反映出:靠近擴(kuò)散副界面處發(fā)生擴(kuò)散的材料硬度相對于遠(yuǎn)離擴(kuò)散副界面未發(fā)生元素擴(kuò)散的材料硬度,有了明顯變化。陶瓷刀具材料在靠近擴(kuò)散界面處的硬度明顯比未擴(kuò)散前的硬度低,隨著距離擴(kuò)散結(jié)合面越來越遠(yuǎn),陶瓷刀