本文關(guān)鍵詞：長(zhǎng)棒狀α-Sialon陶瓷刀具制備及其抗熱震性能與切削性能研究

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【摘要】：Sialon陶瓷因其具有優(yōu)異的力學(xué)性能而成為最重要的結(jié)構(gòu)陶瓷之一,被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)械和能源等領(lǐng)域。它主要有兩種晶體結(jié)構(gòu),即α-Sialon和β-Sialon。 β-Sialon的晶粒通常是長(zhǎng)棒狀的,具有較高的強(qiáng)度和斷裂韌性,但硬度較低；而α-Sialon的晶粒通常是等軸狀的,具有較高的硬度,而強(qiáng)度和斷裂韌性較差。在機(jī)械加工過(guò)程中,作為刀具材料不僅要求具備較好的耐磨性,而且對(duì)強(qiáng)度和斷裂韌性也提出了較高的要求。顯然,單相Sialon陶瓷刀具在力學(xué)性能上各有短板,限制了它作為刀具材料的應(yīng)用。很多學(xué)者通過(guò)調(diào)控α和p兩相的比例制備復(fù)相Sialon陶瓷,雖然在一定程度上改善了復(fù)相陶瓷的斷裂韌性,但卻是以犧牲部分α-Sialon的硬度作為代價(jià)的,因?yàn)閮H僅通過(guò)改變兩相的比例并不能實(shí)質(zhì)上改善綜合力學(xué)性能。為此,一些學(xué)者開(kāi)始從改善Sialon陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)上進(jìn)行研究,試圖通過(guò)制備長(zhǎng)棒狀的α-Sialon陶瓷從本質(zhì)上提高它的綜合力學(xué)性能,使其更好的作為刀具材料。研究表明長(zhǎng)棒狀的α-Sialon具有與β-Sialon相當(dāng)?shù)臄嗔秧g性,而硬度卻提高了約49%,相對(duì)于等軸狀的α-Sialon來(lái)說(shuō),斷裂韌性卻提高了將近1倍。本研究先采用熱壓法制備長(zhǎng)棒狀α-Sialon陶瓷材料,研究其抗熱震性能。由于Sialon陶瓷屬于共價(jià)鍵結(jié)合的化合物,通常在燒結(jié)過(guò)程中需要加入燒結(jié)助劑才能使其達(dá)到致密化。本文以極具應(yīng)用潛力的Y203為燒結(jié)助劑,對(duì)長(zhǎng)棒狀α-Sialon進(jìn)行表征,主要分析其物相、微觀結(jié)構(gòu)、致密度、力學(xué)性能及其抗熱震性能。研究發(fā)現(xiàn)：(1)在實(shí)驗(yàn)工藝下,通過(guò)加入Y203燒結(jié)助劑可以獲得致密的Sialon陶瓷,物相組成主要是α-Sialon(Y0.5Si9.3Al2.7O0.9N15.1)和少量晶界相,并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)β-Sialon,從斷口SEM圖片中可以看到大量的棒狀晶粒。(2)所制備的長(zhǎng)棒狀α-Sialon陶瓷的硬度達(dá)16.68±0.33GPa,斷裂韌性達(dá)5.39±0.09MPa · m1/2,抗彎強(qiáng)度是597±55MPa。(3)通過(guò)急冷-強(qiáng)度法,發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)棒狀α-sialon陶瓷的臨界熱震溫差大約是1000℃,通過(guò)對(duì)熱震后陶瓷截面與表面的微觀結(jié)構(gòu)分析,發(fā)現(xiàn)試樣在熱震破壞過(guò)程中同時(shí)受到熱應(yīng)力和氧化的雙重作用,試樣的殘余強(qiáng)度經(jīng)歷強(qiáng)度保持、強(qiáng)度急劇下降和強(qiáng)度上升三個(gè)階段。同時(shí),本文以長(zhǎng)棒狀α-Sialon陶瓷刀具為研究對(duì)象,分析其車(chē)削性能與磨損機(jī)理,并且通過(guò)比較商業(yè)化Sialon陶瓷刀具的車(chē)削性能,進(jìn)一步驗(yàn)證制備長(zhǎng)棒狀a-Sialon陶瓷的重要性,研究發(fā)現(xiàn)：(1)在車(chē)削灰鑄鐵的過(guò)程中,由于長(zhǎng)棒狀a-Sialon陶瓷刀具優(yōu)異的力學(xué)性能和抗熱沖擊性能,使其表現(xiàn)出較好的車(chē)削性能,其后刀面磨損形態(tài)呈駝峰狀,磨損機(jī)理主要是粘結(jié)磨損。(2)不同的切削速度影響著商業(yè)化Sialon陶瓷刀具車(chē)削灰鑄鐵的車(chē)削性能與磨損機(jī)理。同時(shí)在相同的切削參數(shù)下,由于長(zhǎng)棒狀a-Sialon陶瓷刀具綜合性能的提高,其車(chē)削性能較商業(yè)化Sialon陶瓷刀具有較為明顯的改善。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG711

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 趙亮培;;高速切削加工中刀具材料的合理選擇[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2009年04期

2 ;Effect of Different Rare-Earth on Microstructure and Properties of α-Sialon Ceramics[J];Journal of Materials Science & Technology;2008年06期

3 單英春;徐久軍;李江濤;黃秋鳳;;成分對(duì)兩步熱壓燒結(jié)Y-α-sialon微觀結(jié)構(gòu)和致密度的影響[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2008年11期

4 李衛(wèi)國(guó);方岱寧;;熱環(huán)境對(duì)超高溫陶瓷材料抗熱震性能的影響[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2008年01期

5 熊建武;周進(jìn);陳湘舜;張克昌;;高速切削加工對(duì)刀具材料的要求及其合理選用[J];企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā);2007年12期

6 劉戰(zhàn)強(qiáng);萬(wàn)熠;周軍;;高速切削刀具材料及其應(yīng)用[J];機(jī)械工程材料;2006年05期

7 劉光華,陳克新,葛振斌,周和平;自增韌α-sialon陶瓷的研究進(jìn)展[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2003年03期

8 郭宇艷,王福明,李文超,劉克明;Ca-α-Sialon和Y-α-Sialon的制備[J];稀有金屬;2001年01期

9 李雅文,王佩玲,嚴(yán)東生,程一兵;Si_3N_4原料對(duì)形成長(zhǎng)顆粒Ca-α-Sialon晶粒形貌的影響[J];無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào);2000年01期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉春鳳;稀土添加劑的類(lèi)型對(duì)α-sialon陶瓷組織與性能的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 周建民;稀土氧化物類(lèi)型對(duì)自韌α-Sialon陶瓷的氧化及熱震行為影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

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本文編號(hào)：1153280