Si-,3-N-,4--TiC納米復合陶瓷刀具材料的研制及其性能研究.pdf

1、本文以Si3N4為基體，以納米TiC為增韌補強相，以材料的力學性能為優(yōu)化目標，研制成功了一種納米復合陶瓷刀具材料Si3N4/TiC(nano)(以ST表示)。并對其燒結性能，力學性能，摩擦磨損性能以及刀具的切削性能進行了研究。ST陶瓷刀具的力學性能參數(shù)為：抗彎強度為920MPa，斷裂韌性為7.2MPa·m1/2，維氏硬度為16.8GPa。本文還以Si3N4/TiC(nano)納米復合陶瓷材料為例，研究了納米復合陶瓷材料的增韌機理。

2、 研究了ST系列納米復合陶瓷刀具材料的制備工藝，納米TiC的含量對陶瓷刀具材料的微觀結構和力學性能的影響，研究了燒結助劑含量對材料的燒結性能、力學性能和微觀結構的影響規(guī)律；對燒結溫度、燒結時間等工藝參數(shù)對材料力學性能、微觀結構和致密度的影響進行了分析。 從Si3N4/TiC(nano)納米復合陶瓷刀具材料的斷裂行為和殘余應力兩方面對納米復合陶瓷材料的強韌化機理進行了分析。斷裂行為研究表明：裂紋擴展過程中遇到納米TiC顆粒時，裂

3、紋將發(fā)生偏轉、扭曲、分叉、終止。由于殘余應力的存在，材料在發(fā)生斷裂時，裂紋傾向于在顆粒處釘扎或穿過晶粒，裂紋的偏轉、釘扎和斷裂模式的改變都可使材料的韌性得以提高。 對Si3N4/TiC體積比分別為82/10、72/20、62/30的三種材料抗磨損對比試驗，結果表明體積配比為62/30的材料耐磨性最好，幾種材料的磨損機理基本相同，主要是塑性變形、粘著磨損和分層剝落。 通過對淬火45[＃]鋼、灰鑄鐵進行連續(xù)切削試驗和斷續(xù)切削