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《南京理工大学》 2018年
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微波场负载对氧化铝基陶瓷刀具烧结性能的影响

汪家傲  
【摘要】:本文基于微波烧结技术,针对烧结试样尺寸、位置及保温助烧材料的选配引起的微波场负载的变化,探索微波对Al2O3/TiC陶瓷刀具烧结性能的影响。实验研究试样不同高度尺寸对其力学性能的影响,并且研究不同烧结位置高度下矩形谐振腔和试样内部电场分布情况,通过实际的烧结试验研究分析不同烧结位置高度下Al2O3/TiC陶瓷刀具的力学性能和微观组织形貌的变化,确定微波烧结Al2O3/TiC陶瓷刀具的最佳烧结位置高度。系统研究不同SiC埋粉量对Al2O3/TiC陶瓷刀具力学性能和微观组织形貌的影响,并且基于Zr02良好的高温介电特性,在最优SiC埋粉量的基础上研究SiC/ZrO2复合埋粉对氧化铝基陶瓷刀具力学性能的影响,确定最优的SiC/ZrO2埋粉比例,进一步提高氧化铝基陶瓷刀具的综合力学性能。通过连续切削淬硬40 Cr合金钢,研究不同切削深度下氧化铝基陶瓷刀具的切削性能。通过烧结试验确定当试样高度为6.0 mm时,材料的综合力学性能最佳。通过HFSS电场仿真软件模拟仿真分析不同烧结位置高度下材料内部的电场分布,发现材料在155 mm的烧结位置高度下内部电场分布比较均匀且电场强度值比较高,达7.0×103V/m;结合实际的微波烧结试验,发现材料同样在155 mm的烧结位置高度下拥有较好的综合力学性能,维氏硬度和断裂韧性分别达到了 19.82GPa和6.86MPa·m1/2。并且基于HFSS电场仿真软件模拟仿真分析不同SiC埋粉量下材料内部的电场分布,发现当SiC埋粉量为44.0g时材料内部电场分布比较均匀且电场强度值较大,为7.0×103V/m,通过实际的微波烧结试验,发现当SiC埋粉量为44.0 g时材料的综合力学性能相对较好且内部晶粒分布均匀,致密度达到了 97.9%,维氏硬度和断裂韧性分别为19.82GPa和6.86 MPa·m1/2。试验研究在44.0g的埋粉总量下,不同SiC/ZrO2埋粉比例对AT陶瓷刀具力学性能的影响,结果表明,当SiC:ZrO2比例为1:3时,Al2O3/TiC陶瓷刀具材料的综合力学性能最佳,致密度达到了 98.3%,断裂韧性和维氏硬度分别为7.02 MPa·m1/2和20.06 GPa。并且微波烧结功率相较于纯SiC埋粉有所下降,材料内部晶粒分布比较均匀。试验研究了改进后的Al2O3/TiC陶瓷刀具连续切削淬硬40Cr合金钢的切削性能,当v=173m/min,f=0.1mm/r,ap=0.2mm时,材料的切削距离最长,达4400 m;当切削深度增加至ap=0.5 mm时Al2O3/TiC陶瓷刀具发生破损失效。当v=260 m/min,f=0.1 mm/r,ap=0.2 mm时,材料的切削距离最长,达3100 m;当切削深度增加至ap=0.4 mm时Al2O3/TiC陶瓷刀具发生破损失效。Al2O3/TiC陶瓷刀具磨损的主要形式是后刀面磨损、前刀面磨损和边界磨损,磨损机理主要是粘结磨损、磨粒磨损和扩散磨损。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TG711

【参考文献】
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