本文關(guān)鍵詞：新型仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具的研制及其切削性能，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：硬度大、熔點(diǎn)高、抗熱震性和耐磨性好等是陶瓷刀具所擁有的優(yōu)異性能,但其卻有著無法忽視的缺點(diǎn)——脆性大,這極大地限制了陶瓷刀具的應(yīng)用。為改善陶瓷刀具性能,本文研制出了新型仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具,并使用有限元軟件分析了其殘余應(yīng)力及熱應(yīng)力,研究了其力學(xué)性能、微觀組織結(jié)構(gòu)以及切削性能。通過建立仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具的兩種分析模型：材料殘余應(yīng)力模型與切削時(shí)層間溫度與熱應(yīng)力模型,研究其熱壓燒結(jié)后殘余應(yīng)力分布和切削時(shí)層間溫度與熱應(yīng)力的變化規(guī)律；探討仿生結(jié)構(gòu)在層厚比與層數(shù)對殘余應(yīng)力分布和層間溫度與熱應(yīng)力變化的影響。研究結(jié)果表明：仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具材料制備時(shí),在基體層可產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力,當(dāng)材料的層數(shù)和層厚比增加時(shí),殘余應(yīng)力的大小也隨著提高：在切削過程中仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具層間溫度與熱應(yīng)力的變化,隨著層數(shù)和層厚比的不斷增加,刀尖處首層與次層界面上的溫度值與熱應(yīng)力值逐漸上升,而刀尖處底層與次底層界面上的溫度值與最大拉應(yīng)力值則逐漸下降。并根據(jù)刀具殘余應(yīng)力和層間溫度與熱應(yīng)力變化的分析結(jié)果,選擇了層數(shù)為三層,層厚度比為2的仿生結(jié)構(gòu)作為陶瓷刀具的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。采用熱壓燒結(jié)工藝制備了三層仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具試樣,并測試了它的力學(xué)性能,觀察和研究了其微觀組織結(jié)構(gòu)。分析結(jié)果表明：該仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具的抗斷裂性能和硬度皆優(yōu)于該結(jié)構(gòu)表層單一材料制成的陶瓷刀具。比較分析仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具與同表層材料陶瓷刀具SG4連續(xù)切削淬硬45#鋼棒料和淬硬T10A棒料的切削性能,并分析仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具的磨損形態(tài)和磨損機(jī)理。同時(shí)采用Deform-2D軟件對仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具連續(xù)切削淬硬45#鋼進(jìn)行了仿真模擬。研究結(jié)果表明：仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具因基體層殘余應(yīng)力的存在,其切削性能優(yōu)于單體表層材料陶瓷刀具,并且仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具在高速切削時(shí)其磨損形態(tài)主要表現(xiàn)為粘結(jié)磨損；模擬仿真結(jié)果中,仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具表現(xiàn)出更優(yōu)越的熱應(yīng)力緩解性能。
【關(guān)鍵詞】：仿生結(jié)構(gòu) 陶瓷刀具 殘余應(yīng)力 層間溫度 熱應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG711
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 選題的背景及意義10-11
• 1.2 高速切削刀具11-13
• 1.3 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷材料研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷材料的特點(diǎn)13
• 1.3.2 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷材料中外研究近況13-16
• 1.3.3 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷材料的研制方法16-17
• 1.3.4 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷材料的增韌機(jī)理17-18
• 1.3.5 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具研究現(xiàn)狀18
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具有限元分析20-44
• 2.1 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷材料殘余應(yīng)力的產(chǎn)生20
• 2.2 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具材料殘余應(yīng)力有限元分析20-22
• 2.2.1 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具材料性能參數(shù)20-21
• 2.2.2 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具材料模型建立和網(wǎng)格劃分21-22
• 2.3 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具材料殘余應(yīng)力仿真分析22-30
• 2.3.1 層數(shù)對仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具材料殘余應(yīng)力的影響22-27
• 2.3.2 層厚比對仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具材料殘余應(yīng)力的影響27-30
• 2.4 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具層間溫度理論基礎(chǔ)30-31
• 2.5 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具層間溫度與熱應(yīng)力有限元分析31-32
• 2.5.1 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具層間溫度與熱應(yīng)力有限元分析流程圖31-32
• 2.5.2 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具模型建立和網(wǎng)格劃分32
• 2.6 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具層間溫度與熱應(yīng)力分析32-42
• 2.6.1 層數(shù)對仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具層間溫度與熱應(yīng)力的影響33-37
• 2.6.2 層厚比對仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具層間溫度與熱應(yīng)力的影響37-42
• 2.7 本章小結(jié)42-44
• 第3章 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具的制備及性能分析44-54
• 3.1 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具材料的制備44-46
• 3.1.1 原材料及實(shí)驗(yàn)處理44-45
• 3.1.2 原材料制備工藝45-46
• 3.2 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具材料的物理力學(xué)性能分析46-49
• 3.2.1 密度測試46-47
• 3.2.2 抗彎強(qiáng)度測試47
• 3.2.3 硬度和斷裂韌性測試47-48
• 3.2.4 測試結(jié)果與分析48-49
• 3.3 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具材料的XRD分析49-50
• 3.4 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具材料的顯微結(jié)構(gòu)分析50-52
• 3.4.1 斷口形貌分析50-51
• 3.4.2 裂紋擴(kuò)展分析51-52
• 3.5 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具的制備52
• 3.6 本章小結(jié)52-54
• 第4章 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具切削性能研究54-68
• 4.1 連續(xù)切削淬硬45~54-58
• 4.1.1 試驗(yàn)條件54-55
• 4.1.2 刀具切削性能分析55-57
• 4.1.3 刀具磨損形態(tài)與機(jī)理分析57-58
• 4.2 連續(xù)切削淬硬T10A棒料58-61
• 4.2.1 試驗(yàn)條件58-59
• 4.2.2 刀具切削性能分析59-61
• 4.2.3 刀具磨損形態(tài)與機(jī)理分析61
• 4.3 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具的切削性能仿真研究61-67
• 4.3.1 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具切削仿真研究流程圖63
• 4.3.2 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具切削仿真模型建立及邊界條件63-64
• 4.3.3 仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具切削仿真結(jié)果研究64-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 第5章 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和成果75

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 艾興,鄧建新,趙軍,黃傳真,劉戰(zhàn)強(qiáng);陶瓷刀具的發(fā)展及其應(yīng)用[J];機(jī)械工人.冷加工;2000年09期

2 王寶友,崔麗華,黃傳真,艾興;陶瓷刀具的發(fā)展與應(yīng)用[J];工具技術(shù);2001年01期

3 王永國,李兆前,鄧建新,趙軍;陶瓷刀具低速切削時(shí)的有限元分析[J];工具技術(shù);2001年06期

4 王寶友,崔麗華,黃傳真,艾興;陶瓷刀具使用中應(yīng)注意的幾個(gè)問題[J];機(jī)械工藝師;2001年06期

5 ;金屬陶瓷刀具研究有重大創(chuàng)新[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2001年02期

6 苗赫濯,齊龍浩,司文捷,仇啟源;新型陶瓷刀具在超硬材料加工中的應(yīng)用[J];機(jī)械工程師;2001年01期

7 張彥博;陶瓷刀具的發(fā)展與使用[J];攀枝花大學(xué)學(xué)報(bào);2001年04期

8 王寶友,崔麗華,黃傳真,艾興;兩類陶瓷刀具的現(xiàn)狀、性能與應(yīng)用[J];陶瓷學(xué)報(bào);2001年01期

9 姜春光,翟書研;陶瓷刀具在生產(chǎn)中的應(yīng)用介紹[J];一重技術(shù);2002年01期

10 劉祖德;應(yīng)用陶瓷刀具以車代磨[J];機(jī)械工人.冷加工;2002年04期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳國楨;謝華永;盧振偉;;陶瓷刀具在軸承加工中的應(yīng)用[A];2009全國機(jī)電企業(yè)工藝年會(huì)<廈工杯>工藝征文論文集[C];2009年

2 葉毅;葉偉昌;;陶瓷刀具概述[A];中國數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)論文集[C];2004年

3 許崇海;艾興;黃傳真;;陶瓷刀具切削加工中的裂紋現(xiàn)象[A];面向21世紀(jì)的生產(chǎn)工程——2001年“面向21世紀(jì)的生產(chǎn)工程”學(xué)術(shù)會(huì)議暨企業(yè)生產(chǎn)工程與產(chǎn)品創(chuàng)新專題研討會(huì)論文集[C];2001年

4 彭志堅(jiān);李文治;苗赫濯;石峰;;MEVVA源離子注入陶瓷刀具表面改性研究[A];2004全國荷電粒子源、粒子束學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

5 ;納米氮化鈦陶瓷刀具研制成功[A];慶祝中國硅酸鹽學(xué)會(huì)成立六十周年專輯[C];2005年

6 李永洪;徐煒;王曉華;張波;潘敏元;;陶瓷刀具材料增強(qiáng)增韌機(jī)制的TEM研究[A];第七次全國電子顯微學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];1993年

7 苗赫濯;彭志堅(jiān);吳冰;楊思澤;劉赤子;齊龍浩;;高能量密度脈沖等離子槍在陶瓷刀具上沉積高硬耐磨涂層研究[A];中國硅酸鹽學(xué)會(huì)2003年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2003年

8 石增敏;鄭勇;游敏;豐平;劉文俊;;氮化處理金屬陶瓷刀具的磨損形態(tài)和機(jī)理[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（10）[C];2007年

9 韓成良;趙娣芳;丁明;;TiN納米顆粒增強(qiáng)(Ti,W,Mo)C@TiC-Ni金屬陶瓷刀具的制備[A];安徽省機(jī)械工程學(xué)會(huì)成立50周年論文集[C];2014年

10 許崇海;張榮波;馮曰美;肖光春;;Al_2O_3-Ti(C，N)-SiC新型陶瓷刀具材料加工工具鋼和鑄鐵時(shí)的磨損特性[A];《硅酸鹽學(xué)報(bào)》創(chuàng)刊50周年暨中國硅酸鹽學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2007年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 本報(bào)記者 孫圓;陶瓷刀具：外柔內(nèi)剛露鋒芒[N];中國質(zhì)量報(bào);2013年

2 陳冀渝;新型陶瓷刀具的研發(fā)新進(jìn)展[N];廣東建設(shè)報(bào);2007年

3 何達(dá);新型納米材料金屬陶瓷刀具[N];中國有色金屬報(bào);2001年

4 劉志國;新型特種陶瓷刀具材料發(fā)展展望[N];廣東建設(shè)報(bào);2007年

5 阮霞;納米材料制成金屬陶瓷刀具[N];中華建筑報(bào);2004年

6 陶達(dá);合工大用納米材料制成金屬陶瓷刀具[N];中國有色金屬報(bào);2004年

7 通訊員 霍效忠 王曉芒 記者 王春;金屬陶瓷刀具研究有重大創(chuàng)新[N];科技日報(bào);2000年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙國龍;原位生長TiB_2棒晶增韌陶瓷刀具及其磨損可靠性評(píng)價(jià)研究[D];山東大學(xué);2015年

2 陳照強(qiáng);核—?dú)ぐ沧詽櫥沾傻毒哐兄萍捌淝邢餍阅苎芯縖D];山東大學(xué);2016年

3 李彬;原位反應(yīng)自潤滑陶瓷刀具的設(shè)計(jì)開發(fā)及其減摩機(jī)理研究[D];山東大學(xué);2010年

4 方斌;燒結(jié)過程中陶瓷刀具材料微觀組織結(jié)構(gòu)演變模擬研究[D];山東大學(xué);2007年

5 王珉;基于元胞自動(dòng)機(jī)模型的陶瓷刀具材料及其切削性能研究[D];山東大學(xué);2012年

6 曹同坤;自潤滑陶瓷刀具的設(shè)計(jì)開發(fā)及其自潤滑機(jī)理研究[D];山東大學(xué);2005年

7 周婷婷;陶瓷刀具材料納觀界面行為和微觀斷裂行為模擬研究[D];山東大學(xué);2012年

8 崇學(xué)文;碳熱還原合成晶須增韌陶瓷刀具研究[D];山東大學(xué);2011年

9 殷增斌;高速切削用陶瓷刀具多尺度設(shè)計(jì)理論與切削可靠性研究[D];山東大學(xué);2014年

10 彭志堅(jiān);載能離子陶瓷刀具表面改性研究[D];清華大學(xué);2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 祝賀;陶瓷刀具與不銹鋼的擴(kuò)散特性研究[D];湘潭大學(xué);2011年

2 劉曦陽;Al_2O_3/SiC陶瓷刀具材料微觀組織演變的模擬[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

3 王金龍;層狀A(yù)l_2O_3/WC陶瓷刀具材料素坯制備機(jī)理及燒結(jié)工藝的研究[D];太原理工大學(xué);2016年

4 高棱;Si_3N_4陶瓷刀具切削性能的有限元研究以及切削參數(shù)的遺傳算法優(yōu)化[D];廣東工業(yè)大學(xué);2016年

5 曾俊杰;PVD涂層陶瓷刀具切削灰鑄鐵的性能研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2016年

6 洪繼偉;陶瓷刀具表面微織構(gòu)對刀具切削性能的影響研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2016年

7 劉澤宇;陶瓷刀具表面微織構(gòu)激光加工工藝對刀具磨損性能影響的研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2016年

8 楊廣安;新型仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具的研制及其切削性能[D];山東建筑大學(xué);2016年

9 李德偉;新型氧化鋁基陶瓷刀具的研制及其性能研究[D];大連理工大學(xué);2010年

10 高中軍;陶瓷刀具數(shù)據(jù)庫的研究與建立[D];山東大學(xué);2005年

  本文關(guān)鍵詞：新型仿生結(jié)構(gòu)陶瓷刀具的研制及其切削性能，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：465674