發(fā)布時間：2021-03-11 09:37

　　鎳基高溫合金GH4169在1000℃高溫下仍維持優(yōu)異的力學性能及良好的抗氧化性、抗腐蝕性,已成為軍民用能源轉換裝置熱端部件不可替代的關鍵材料。然而其切削加工性差一直制約著高性能零部件的高效生產,究其原因是刀具難以適應高速切削鎳基高溫合金過程中的強力-熱-化學多場耦合環(huán)境,表現(xiàn)為加工效率低、刀具壽命短和加工質量差。因此,本文針對鎳基高溫合金GH4169的高速切削加工,從陶瓷刀具的高溫力學行為出發(fā),研究陶瓷刀具高溫力學性能與切削性能及刀具失效機理之間的關系,設計并優(yōu)化新型陶瓷刀具材料及其制備工藝,結合仿真實驗研制出適于加工鎳基高溫合金GH4169的高溫力學性能優(yōu)良的新型陶瓷刀具。本文以鎳基合金GH4169為切削對象,首先采用CC、SN2及CJ三種不同牌號的陶瓷刀片進行高速切削實驗,優(yōu)化了切削用量。期間利用紅外熱像儀、Kistler 9257B動態(tài)測力儀等設備測試切削區(qū)域的切削力和溫度,采用高溫硬度測試系統(tǒng)HTV-PHS30測試不同牌號刀具的斷裂韌度和維氏硬度隨溫度的變化規(guī)律并分析其演變機制,進而研究不同材料組分的陶瓷刀具的失效機理。研究表明:刀具的材質及切削用量會影響刀具的失效形態(tài)及失效機... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１三種陶瓷刀具??

，壓痕法無需重復制樣，在測試維氏硬度的同時，通過測量６組壓痕的裂紋擴??展長度，按照式（２－２）計算斷裂初度并求取平均值，經濟且高效。??Ｋ，ｃ?＝?０．２０３?ｘ?（ｃ／ａ）－３／２?－ｙｆａ－ＨＶ?（２－２）??式中，尺／ｃ－高溫斷裂籾度（ＭＰａ?ｍ１／２）?；?ｃ—壓痕對角線方向兩裂紋的末端距離的??—半（ｍｍ）?；?ａ一壓痕對角線長度的一半（ｍｍ）?；?／／Ｆ?—高溫維氏硬度（ＧＰａ）。??２．１．２陶瓷刀具離溫力學性能演變規(guī)律??２．１．２．１髙溫維氏硬度湞變及分析??圖２－２給出了測試溫度對三種牌號刀具的維氏硬度的影響規(guī)律。由于測量誤差??較小，并且為了使曲線更加直觀清晰，圖示對誤差線加以省略。??２２????－＾ｃｃ??２０?－?—ｏ－?Ｃ?Ｊ??１０?＊??Ｈ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??２０?２００?４００?６００?７００?８００?０００?１０００??測試溫度（°ｃ＞??圖２－２三種陶瓷刀具材料的高溫維氏硬度演變規(guī)律??由圖２－２中可知，三種牌號的陶瓷刀具材料的維氏硬度均隨著測試溫度的升高??而呈現(xiàn)不斷降低的趨勢。其中，ＣＣ陶瓷刀具材料的維氏硬度在整個溫度測試區(qū)間??的下降趨勢近乎一條直線，當測試溫度達到ｌ〇〇〇°Ｃ時，硬度值高于１２ＧＰａ，要比??ＳＮ２與ＣＪ刀具材料的高溫維氏硬度高出１？２?ＧＰａ。當測試溫度低于８００?°Ｃ時，三??種牌號的高溫維氏硬度均呈整體下降趨勢，并且硬度數(shù)值表現(xiàn)為：ＣＣ＞ＣＪ＞ＳＮ２。??但當測試溫度在８００？１０００?°Ｃ區(qū)間時，ＳＮ２與ＣＪ刀具材料維氏硬度的下降趨勢加??１１??

第２章陶瓷刀具高速車削鎳基高溫合金ＧＨ４１６９的實驗研究??相的變化。有研究表明，材料的硬度值與作用面中各化學鍵對抗壓頭的阻力之和成??正比。陶瓷材料的維氏硬度主要與材料本身的晶體結構有關，就三種陶瓷刀具??的基體材料而言，氮化硅的紅硬性最好，氧化鋁的次之。另外，復合陶瓷材料的高??溫維氏硬度演變主要與材料內部的位錯滑移系統(tǒng)有關［６６１，優(yōu)選的增強相可以增大??位錯滑移系統(tǒng)的阻力，抑制微觀組織的位錯滑移，削弱復合陶瓷材料的高溫硬度的??進一步衰減。另一方面，從圖２－３?（ｃ）中ＣＪ陶瓷材料的ＥＤＳ能譜所可以看出，ＣＪ??刀具材料組分中含有較多的金屬相Ｎｋ?Ｍｏ，其熔點較低造成材料發(fā)生高溫軟化，??致使陶瓷復合材料的高溫硬度迅速衰減［６７１。??２．１．２．２斷裂韌度演變及分析??圖２－４給出了測試溫度對三種牌號刀具的斷裂初度的影響規(guī)律。??１０?—?■■?—｜??９丄?同??８?＾Ｍ－ＳＮ２１??２?－??Ｉ?－??２？?２００?■！００?６００?７００?Ｓ００?ＷＯ?１０００??＃ＩＷｉＳｉ？?ＣＣ）??圖２－４三種陶瓷刀具材料的高溫斷裂初度演變規(guī)律??從圖２－４中可以看出，三種牌號刀具材料的斷裂初度隨測試溫度的升高而呈現(xiàn)??不均勻變化。其中，ＣＣ刀具的斷裂初度在整個測試區(qū)間的呈現(xiàn)整體下降的趨勢，??并且當溫度達到９００?°Ｃ時，下降速率有所加快。當測試溫度在２０￣７００?°Ｃ區(qū)間內，??ＳＮ２陶瓷材料斷裂初度的衰減趨勢較為平緩，ＣＪ陶瓷材料的下降較為明顯，兩者??在測試溫度達到６００°Ｃ時，斷裂初度值較為接近。當測試溫度從７００°Ｃ達到８００°Ｃ??時，ＳＮ２與ＣＪ陶瓷材料的斷裂韌度下降劇烈

【參考文獻】：
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博士論文
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[3]新型Ti（C,N）基復合金屬陶瓷刀具及其高溫抗彎強度研究[D]. 劉玥.山東大學 2015



本文編號：3076262