純碳化鎢和SiC-TiC刀具的切削性能和磨損機(jī)理研究.pdf

1、碳化鎢(WC)基金屬陶瓷近年來(lái)在高速切削領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其不僅具有高耐磨性，高耐熱性以及高硬度等較好的綜合力學(xué)性能，而且具有導(dǎo)熱導(dǎo)電性好、與工件摩擦系數(shù)小等優(yōu)良的物理性能。目前碳化鎢基刀具為了提高刀具的韌性和致密度需要添加粘結(jié)相（如Co、Ni），但是由于粘結(jié)相的存在又會(huì)使得刀具在切削產(chǎn)生的高溫下性能降低，因此純的碳化鎢材料相比而言有更大的應(yīng)用前景。SiC-TiC作為一種復(fù)合的硬質(zhì)合金材料，其綜合力學(xué)性能也比較優(yōu)異。到目前為止，國(guó)內(nèi)

2、外幾乎沒(méi)有研究純碳化鎢材料和SiC-TiC材料作為刀具的報(bào)道。因此本文以相對(duì)密度達(dá)到100％的純碳化鎢刀具和相對(duì)密度達(dá)到99.5％SiC-TiC刀具作為研究對(duì)象，研究其切削性能、失效模式和壽命并與另一種商用刀具YW2比較，旨在為純碳化鎢材料和SiC-TiC材料作為切削刀具提供參考依據(jù)。
　　本文通過(guò)真空燒結(jié)、冷等靜壓和熱等靜壓工藝制備了純WC材料和SiC-TiC材料，將其制備成車(chē)刀刀具。采用維氏硬度計(jì)、電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定純WC材料

3、和SiC-TiC材料的力學(xué)性能。在C0618b車(chē)削機(jī)床上進(jìn)行切削實(shí)驗(yàn)，考察其作為刀具的切削性能.。采用超景深顯微鏡、帶X射線(xiàn)能譜掃描功能(EDS)的掃描電子顯微鏡(SEM)、背散射掃描電鏡(BSE)觀(guān)察切削失效后刀具的磨損樣貌和刀具表面元素分布并分析失效機(jī)理。同時(shí)設(shè)置YW2刀具作為對(duì)照組進(jìn)行切削性能比較分析。
　　研究發(fā)現(xiàn):純WC刀具干切削Cr12Mn5Ni4MoAl不銹鋼時(shí)的主要磨損形式表現(xiàn)為粘結(jié)磨損。刀尖磨損嚴(yán)重，大量工件材料

4、粘附在刀具的磨損面上，在前刀面和后刀面上都發(fā)現(xiàn)了材料脆性斷裂導(dǎo)致的階梯狀磨損軌跡以及大量WC晶粒的拔出。SiC-TiC刀具切削Cr12Mn5Ni4M03Al不銹鋼時(shí)以粘結(jié)磨損為主，后刀面出現(xiàn)了明顯的凹窩樣貌。純WC刀具的切削壽命比同參數(shù)下干切削Cr12Mn5Ni4MoAl不銹鋼的YW2刀具和SiC-TiC刀具的壽命低，這是由于不銹鋼材料對(duì)純WC材料強(qiáng)烈的粘附效應(yīng)引起的。而純WC刀具干切削HT200鑄鐵時(shí)的主要磨損形式表現(xiàn)為磨粒磨損，刀尖