【摘要】：本研究針對TiC基陶瓷刀具脆性大的缺點,以提高其力學(xué)性能為目標(biāo),研究了短切碳纖維含量、保溫時間、金屬粘結(jié)劑含量和燒結(jié)溫度對TiC基陶瓷刀具材料微觀組織和力學(xué)性能的影響,揭示了其增韌補強機理;研究其與難加工材料的摩擦磨損性能,揭示其磨損機理,具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下。首先依據(jù)陶瓷刀具材料的設(shè)計原則和本課題研究目標(biāo),確定了TiC基陶瓷刀具材料的增強相為TaC和短切碳纖維,金屬相為Ni和Co,并分析了其物理化學(xué)相容性和潤濕性,同時制定了其燒結(jié)工藝和實驗方案,闡述了其測試方法。實驗研究了短切碳纖維含量、保溫時間、金屬Ni含量和燒結(jié)溫度對TiC-TaC-C_(sf)陶瓷刀具材料微觀組織和力學(xué)性能的影響,研究結(jié)果表明:短切碳纖維含量從1wt.%增加到4wt.%,陶瓷復(fù)合材料的硬度逐漸降低,抗彎強度和斷裂韌性先升后降;保溫時間從30min延長到75min,陶瓷復(fù)合材料的硬度、抗彎強度和斷裂韌性先升后降;金屬Ni含量從6wt.%增加到20wt.%,陶瓷復(fù)合材料的硬度、抗彎強度和斷裂韌性先升后降;燒結(jié)溫度從1450℃增加到1600℃,陶瓷復(fù)合材料的硬度、抗彎強度和斷裂韌性先升后降。當(dāng)燒結(jié)溫度為1500℃、保溫時間為45min、燒結(jié)壓力為20MPa、短切碳纖維含量為2wt.%、Ni含量為10wt.%時,所制備的TiC-TaC-C_(sf)陶瓷刀具材料的力學(xué)性能最佳,其硬度達到了18.26GPa,抗彎強度達到了955.7MPa,斷裂韌性達到了13.51MPa·m1/2;其增韌機理是碳纖維的拔斷、碳纖維的橋聯(lián)、裂紋的橋聯(lián)和裂紋的偏轉(zhuǎn);其斷裂模式是沿晶斷裂和穿晶斷裂共存的斷裂模式。實驗研究了TiC-TaC-C_(sf)陶瓷刀具材料與典型難加工材料201不銹鋼材料、TC4鈦合金材料、YN6硬質(zhì)合金的干摩擦磨損性能,研究結(jié)果表明:與201不銹鋼材料對磨,在相同載荷的條件下,摩擦系數(shù)隨著滑移速度的增加不斷減少,而磨損率不斷增大;在相同滑移速度下,摩擦系數(shù)隨著載荷的增加不斷減少,磨損率不斷增大;對磨過程中主要的磨損機理是磨粒磨損和粘著磨損。與TC4鈦合金材料對磨,相同載荷下,摩擦系數(shù)隨著滑移速度的增加不斷減少,磨損率不斷增加;相同滑移速度下,摩擦系數(shù)隨著載荷的增加不斷減少,磨損率不斷增加;對磨過程中主要的磨損機理是粘著磨損和磨粒磨損。與YN6硬質(zhì)合金材料對磨,相同載荷下,摩擦系數(shù)隨著滑移速度的增加不斷減少,磨損率不斷增加;相同滑移速度下,摩擦系數(shù)隨著載荷的增加不斷減少,磨損率不斷增加;主要的磨損機理是磨粒磨損。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG711

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