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纳米复相陶瓷电火花线切割加工表面性质的研究

王海涛  
【摘要】: 陶瓷材料具有高硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能,在空间技术、机械工业、石油工业等领域的用途越来越多,但其可靠性差、脆性大等特点难于加工因而使其应用受到限制。通过多相复合来改善材料的性能是材料改性的主要手段之一。纳米复相陶瓷具有优良的室温和高温机械性能,被誉为"万能材料"或"面向21世纪的新材料"。因此,对其进行电火花线切割加工工艺的研究具有十分重要的理论与实际意义。 本文研究了电火花线切割加工TiN/Si_3N_4纳米复相陶瓷时工艺参数与加工速度、表面粗糙度等工艺指标的关系,通过对试验结果的综合分析,得出各参数对电火花线切割加工纳米复相陶瓷工艺指标的影响规律,为加工导电性陶瓷的参数选择提供了依据。 本文对TiN/Si_3N_4纳米复相陶瓷电火花线切割加工后的表面特性进行了研究。通过改变脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压和工作电流等参数来研究其对加工后的表面质量和微观结构的影响。分别使用金相显微镜、带能谱的扫描电镜、X射线衍射仪和维氏硬度计对加工后的纳米复相陶瓷进行了分析。根据实验结果,可以得到放电能量对表面粗糙度、加工速度和表面裂纹的形状都有影响,同时在加工后的TiN/Si_3N_4纳米复相陶瓷的表面形成了很薄的一层软化层。 文中对电火花线切割加工时如何获得最优表面粗糙度和加工速度的组合进行了研究。以数理统计的理论为指导,设计了正交实验表格,按照表格对TiN/Si_3N_4纳米复相陶瓷进行了电火花线切割加工实验。实验中通过改变脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压和工作电流等参数进行分析研究,采用正交的方式记录了一组实验数据。得到了各因素和指标的关系图,并分别进行了极差和方差分析。通过对实验数据进行分析和处理,得到了电火花线切割加工TiN/Si_3N_4纳米复相陶瓷时工艺参数与加工效果之间的关系,根据不同的加工条件选择出了一组加工速度较大而表面粗糙度较小的优化工艺参数组合。


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