收藏本站
《河南理工大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

纳米陶瓷超声振动磨削表面/亚表面损伤机理研究

孔令志  
【摘要】: 由于陶瓷材料具有机械强度高、耐磨、耐热、耐腐蚀、不导电、化学稳定性好等优良特性,使其在航天航空、化工等领域有着十分广阔的应用前景。磨削作为硬脆材料常用的加工手段被广泛应用于陶瓷材料的精加工之中。但传统的磨削方式加工效率低,加工成本高,且表面质量较差。超声振动磨削技术的引入大大提高了陶瓷材料的加工效率,降低了加工成本。由于陶瓷材料的高硬度和高脆性,其在加工过程中表面易留下加工损伤,如表面/亚表面裂纹、表面破碎、表面粉碎以及残余应力等,上述加工损伤的存在将严重影响陶瓷工件的疲劳寿命及使用安全。为此本文从陶瓷材料磨削的表面完整性、表面/亚表面裂纹的成核及其扩展过程和表面残余应力等方面对超声振动磨削陶瓷表面/亚表面损伤机理进行了深入研究。从微观角度揭示了超声振动对陶瓷材料表面/亚表面损伤的形成机理,为陶瓷材料的高效、精密无损加工提供理论依据。本文主要研究内容如下: 1.分析了陶瓷材料的去除机理,并对超声磨削陶瓷表面损伤进行了实验研究。研究表明超声振动磨削可以在较大切深范围内实现材料的塑性域磨削,从而可以在提高加工效率的同时有效降低工件的磨削损伤。而普通磨削则在较小磨削深度时就已经出现表面破碎等表面损伤。 2.根据压痕断裂力学相关理论分析了超声磨削应力场,并在此基础上对超声振动磨削时裂纹成核及扩展机理做了详细讨论。分析表明超声磨削过程中磨削应力场是一个高频交变应力场,该交变应力场将加速材料的疲劳断裂,同时该交变应力场将促使裂纹向自由表面扩展,从而阻止裂纹向工件内部扩展,降低亚表面裂纹损伤。 3.分析了超声振动磨削表面残余应力的形成机理。由于超声振磨削较普通磨削具有更大切深范围的延性域,所以超声磨削时材料更易于以塑性去除方式去除,而塑性去除将会使工件表面形成残余压应力。而普通磨削多以脆性方式去除,表面易形成破碎,材料的破碎去除将释放掉部分表面残余应力。故相同磨削条件下,超声磨削表面残余压应力要大于普通磨削。实验表明两种磨削方式下磨削表面皆为残余压应力。
【学位授予单位】:河南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.1;TG663

手机知网App
【共引文献】
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王裕;梁军;方国东;韩文波;;ZrB_2基陶瓷断口形貌及增韧机理[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
2 郭瑞平;刘曙云;;热力耦合作用下含表面裂纹圆柱壳体毁伤分析[A];第七届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2009年
3 王先逵;邹保昌;;超声砂带研抛的实验研究[A];第七届全国电加工学术年会论文集[C];1993年
4 靳晓丽;袁军堂;肖冰;;工程陶瓷材料孔加工技术的试验研究[A];第十届全国特种加工学术会议论文集[C];2003年
5 冯冬菊;赵福令;郭东明;;数控超声波机床钻孔中存在的问题及其改善措施[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
6 张桂香;赵庆志;;超声铣削加工控制系统的研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
7 胡志海;刘传绍;;超声去应力变幅杆设计及修正[A];2007年中国机械工程学会年会之第12届全国特种加工学术会议论文集[C];2007年
8 缪新磊;朱永伟;张超凤;;超声加工中变幅杆动力学分析及其对比试验[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
9 高飞;顾琳;赵万生;;旋转超声加工中的材料塑性去除模型[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
10 叶发根;曹辉;林书玉;;锥形截面薄圆环扭转振动研究[A];中国声学学会2009年青年学术会议[CYCA’09]论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵明利;多频率超声辅助磨削纳米氧化锆陶瓷表面/亚表面损伤机理研究[D];河南理工大学;2010年
2 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年
3 秦娜;旋转超声波磨削制孔的切削力建模与试验研究[D];大连理工大学;2011年
4 张向慧;旋转超声加工振动系统设计及关键技术的研究[D];北京林业大学;2011年
5 许龙;模式转换型功率超声振动系统的设计及优化[D];陕西师范大学;2011年
6 王志国;深部开采上覆岩层中采动裂隙网络演化规律研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
7 薛连旭;基于疲劳特性的环氧沥青混合料设计研究[D];华南理工大学;2011年
8 武剑;原油防蜡降粘超声波处理系统的关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 佟富强;TN85金属陶瓷球面偶件ELID超精密磨削技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 李冠群;VC基纳米多层膜的微结构与超硬效应[D];上海交通大学;2011年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵波;复合新材料精密孔的加工方法[J];机械工艺师;1997年12期
2 罗凯华;超声振动滚齿加工的实验研究[J];新技术新工艺;2001年09期
3 张建中 ,李秀人 ,申奎东;超声激振刀具振动干式镗削试验研究[J];电加工与模具;2002年01期
4 赵波;工程陶瓷发动机缸套零件超声振动磨削研究(Ⅰ)[J];金刚石与磨料磨具工程;1997年06期
5 曾忠;微孔的超声振动钻削技术[J];中国机械工程;2001年03期
6 吴博达,常颖,杨志刚,田丰君;超声振动减摩性能的实验研究及理论分析[J];中国机械工程;2004年09期
7 姜鹏飞;潘祥生;张德远;;实用化振动切削技术——超声振动钻削小深孔工艺及装备[J];新技术新工艺;2007年03期
8 张小伟;钱应平;何寅;;超声振动辅助等离子沉积成形的研究[J];电加工与模具;2010年06期
9 黄观尧;赫连岭;;超声振动车削[J];内蒙古工业大学学报(自然科学版);1990年01期
10 张建中 ,李秀人;超声振动镗削40CrMnSiMoVA钢[J];新技术新工艺;2002年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陆昶;郭少云;;超声振动对聚苯乙烯(PS)注射件融合缝力学性能的影响[A];2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2004年
2 周铁英;刘勇;袁世明;姜开利;;声悬浮对超声振动减摩的影响[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
3 王先逵;邹保昌;;超声砂带研抛的实验研究[A];第七届全国电加工学术年会论文集[C];1993年
4 黄云;王福明;;超声振动精密砂带磨削1Cr13叶片不锈钢试验研究[A];2007年中国机械工程学会年会之第12届全国特种加工学术会议论文集[C];2007年
5 黄云;王福明;;超声振动精密砂带磨削1Cr13叶片不锈钢试验研究[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
6 赵继;王立江;;超声振动车削表面的波谱分析[A];第五届全国电加工学术年会论文集(特种加工篇与综合性论文篇)[C];1986年
7 任升峰;张建华;李丽;;超声辅助磨削中工件振动的等效硬度特性[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
8 任升峰;张建华;李丽;;超声辅助磨削中工件振动的等效硬度特性[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
9 杨继先;杨素梅;张永宏;;超声振动车削铝基复合材料的研究[A];陕西省机械工程学会电加工分会第七届学术年会论文集[C];2000年
10 闫艳燕;赵波;焦锋;刘传绍;;二维超声振动磨削陶瓷材料去除机理研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 方庆;洗牙并不伤牙[N];民族医药报;2008年
2 山东招远一中新校 杨鑫芳;压电陶瓷的应用[N];电子报;2006年
3 ;世界机床发展出现六大趋势[N];中国信息报;2003年
4 河北 王春明;超声波与超声波传感器[N];电子报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 沈学会;超声振动辅助铣削加工技术及机理研究[D];山东大学;2011年
2 胡海军;超声振动微铣削系统的建立及铣削力和残余应力的研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
3 吕书林;半固态铝合金的超声振动制浆及其流变成形技术研究[D];华中科技大学;2012年
4 常伟杰;超声振动辅助电火花铣削加工技术与机理研究[D];山东大学;2012年
5 张洪丽;超声振动辅助磨削技术及机理研究[D];山东大学;2007年
6 常颖;超声波轴承悬浮与减摩作用机理及基础实验研究[D];吉林大学;2005年
7 闫鹏;超声振动辅助磨削—脉冲放电复合加工及其控制技术研究[D];山东大学;2009年
8 焦锋;工程陶瓷超声辅助固着磨料高效研磨机理及试验研究[D];上海交通大学;2008年
9 徐明刚;超声振动—气体介质电火花复合加工技术及机理研究[D];山东大学;2007年
10 张云灿;基于应力诱导反应的HDPE基材料高性能化的研究[D];四川大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 尹天津;超声振动辅助铣削机理及实验研究[D];山东大学;2010年
2 高焓;基于超声减摩原理的气缸摩擦特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 范鹏翔;超声振动下钛合金激光快速成形试验研究[D];沈阳航空航天大学;2012年
4 邢栋梁;超声振动辅助铣削加工表面的摩擦学性能研究[D];山东大学;2012年
5 李继云;钛合金超声振动深孔研磨机理及其表面加工质量研究[D];西安石油大学;2010年
6 姚建国;纳米复相陶瓷在超声振动作用下的蠕变特性研究[D];河南理工大学;2011年
7 孙青;超声振动微细铣削残余应力的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 南迎飞;中等孔径超声振动深孔研磨装置的设计与试验研究[D];西安石油大学;2012年
9 赵雯;二维超声振动高精密车削技术研究[D];华东交通大学;2011年
10 张忠伟;超声振动辅助微细磨料水射流切割技术研究[D];山东大学;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026