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《山东大学》 2006年
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碳化钛基陶瓷拉丝模的研究开发及其相关基础理论研究

杨学锋  
【摘要】:本文研制开发出具有高硬度和耐磨性的碳化钛(TiC)基陶瓷拉丝模,并对其材料设计、受力分析、制备关键技术、拉丝试验平台的设计和损坏机理进行了深入系统的研究。 以TiC作为基体,添加Al_2O_3和微量金属,采用热压烧结工艺,研制成功具有高硬度及耐磨性的TiC基陶瓷拉丝模材料。结果表明:当Al_2O_3含量为20wt.%时,TiC基陶瓷拉丝模材料的综合物理机械性能最佳,抗弯强度为889MPa,硬度为19.1GPa,断裂韧性为7.74MPa·m~(1/2)。研究了烧结工艺参数对TiC基陶瓷拉丝模材料力学性能的影响规律,制定出TiC基陶瓷拉丝模材料的最佳工艺参数为:烧结温度为1700℃,烧结压力为30 MPa,保温10min。 建立了TiC基陶瓷拉丝模在拉拔加工中的受力分析模型,得到TiC基陶瓷拉丝模在拉拔加工中承受的拉拔力。当拉拔线材为65Mn,直径由4.5mm压缩到4mm,压缩比为21%时,拉拔力最大值位于拉丝模定径区出口位置,其大小为4219.52N。 建立了TiC基陶瓷拉丝模在拉拔加工中的有限元分析模型,对拉拔加工过程进行仿真,得出TiC基陶瓷拉丝模在拉拔加工过程中的应力分布规律,结果表明:拉丝模轴向应力最大值为317MPa,径向应力值为2030MPa,主应力最大值为316MPa。研究了工作区锥角对TiC基陶瓷拉丝模应力的影响规律,结果表明:TiC基陶瓷拉丝模的最佳工作锥角为7°,且压缩比越大,对应的工作区锥角越大。 设计出适合制备TiC基陶瓷拉丝模的石墨模具,分析拉丝模的研磨工艺,探索出一套适合TiC基陶瓷拉丝模的制备方法,即:用0.5μmB_4C微粒作为磨料,铸铁作为研磨工具,机油作为加工剂,采用机械手动相结合的研磨方法对TiC基陶瓷拉丝模进行研磨加工可以起到良好的研磨效果。 理论推导TiC基陶瓷拉丝模与钢套之间的过盈量为15.7~72.4μm之间,推导
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG355

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