發(fā)布時間：2017-04-26 18:10

  本文關(guān)鍵詞：原位合成納米晶須陶瓷刀具研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)代陶瓷刀具材料具有高的耐熱性、耐磨性、和良好的高溫性能,在高速切削領(lǐng)域展現(xiàn)出傳統(tǒng)刀具無法比擬的優(yōu)勢。但是陶瓷刀具材料斷裂韌性低,脆性大。晶須增韌陶瓷刀具材料具有較高的斷裂韌度和高溫性能。目前晶須增韌陶瓷刀具材料方法主要為外加晶須法,但晶須的制備成本高,并且制備過程會危害環(huán)境和人身健康。因此,本文采用了原位合成納米Ti C晶須增韌氧化鋁陶瓷刀具材料,分析了碳熱還原過程中TiC晶須生長機(jī)理、研究了原位合成Ti C晶須的粉末制備工藝以及材料的燒結(jié)工藝、力學(xué)性能和顯微結(jié)構(gòu)。研究了碳熱還原過程中晶須的生長機(jī)理,采用了SLLS晶須生長機(jī)理,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,碳熱還原反應(yīng)合成晶須的過程中,NaCl是傳質(zhì)相,通過粘附作用和自身的蒸發(fā)向觸媒相Ni輸送原材料,維持晶須生長。研究了原位合成晶須增韌陶瓷刀具復(fù)相粉末的制備工藝。結(jié)果表明,碳熱還原TiC晶須最佳生長溫度為1350℃,并且二次升溫有助于減少游離碳的含量,提高材料的性能。因此最佳的晶須生長工藝為快速升溫到1350℃,保溫80min,對材料進(jìn)行研磨后進(jìn)行二次升溫,在1450℃保溫30min。優(yōu)化了燒結(jié)工藝,在1600~1700℃溫度范圍進(jìn)行了優(yōu)化,制備了TiC晶須增韌氧化鋁陶瓷刀具材料。研究了不同燒結(jié)溫度和保溫時間對材料力學(xué)性能、微觀組織結(jié)構(gòu)的影響,得出其最佳燒結(jié)工藝為:燒結(jié)溫度1650℃、燒結(jié)壓力35MPa和保溫時間30min,刀具材料的抗彎強(qiáng)度達(dá)740MPa,斷裂韌度達(dá)6.8MPa?m1/2,硬度達(dá)20.4GPa。研究了納米TiC晶須增韌氧化鋁陶瓷材料的增韌機(jī)制。提出了晶內(nèi)型納米晶須新增韌機(jī)制。
【關(guān)鍵詞】：碳熱還原 納米晶須 增韌 陶瓷
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG711
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 陶瓷刀具材料的發(fā)展概括10-12
• 1.1.1 氧化鋁（Al2O3）基陶瓷刀具10-11
• 1.1.2 氮化硅（Si3N4）基陶瓷刀具11
• 1.1.3 金屬陶瓷刀具11-12
• 1.2 陶瓷刀具材料的特性12
• 1.3 陶瓷刀具材料的增韌方式及機(jī)理12-14
• 1.3.1 顆粒增韌12-13
• 1.3.2 纖維晶須補(bǔ)強(qiáng)增韌13
• 1.3.3 相變增韌13
• 1.3.4 自增韌13-14
• 1.3.5 復(fù)合增韌14
• 1.4 高彈性模量晶須的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4.1 陶瓷晶須研究現(xiàn)狀15
• 1.4.2 陶瓷晶須的生長工藝15-16
• 1.4.3 TiC晶須的生長工藝16
• 1.4.4 納米TiC晶須增韌陶瓷材料16-17
• 1.5 原位合成晶須工藝的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5.1 原位合成晶須工藝的優(yōu)點(diǎn)17-18
• 1.5.2 原位合成晶須工藝需要解決的問題18
• 1.6 本課題研究的目的、意義及主要的研究內(nèi)容18-20
• 1.6.1 研究的目的和意義18-19
• 1.6.2 本課題的研究內(nèi)容19-20
• 第二章 晶須生長機(jī)理研究20-32
• 2.1 晶須生長機(jī)理的基本思想20-22
• 2.1.1 晶須的氣液固（VLS）生長機(jī)理20-21
• 2.1.2 晶須的氣固（VS）機(jī)理21-22
• 2.1.3 晶須的液固和固液固生長機(jī)理22
• 2.2 晶須生長過程及TiC晶須的VLS生長機(jī)理22-24
• 2.2.1 晶須的位錯延伸生長22-23
• 2.2.2 晶須的生長過程23
• 2.2.3 TiC晶須的VLS生長機(jī)理23-24
• 2.3 碳熱還原TiC晶須的SLLS機(jī)理研究24-28
• 2.3.1 NaCl在TiC晶須生長過程中的作用研究26-28
• 2.4 影響晶須的生長因素28-30
• 2.4.1 晶須直徑對生長速率的影響28-29
• 2.4.2 晶須合成溫度和氬氣流量對晶須產(chǎn)量的影響29-30
• 2.4.2.1 晶須合成溫度對晶須合成的影響29-30
• 2.4.2.2 保護(hù)氣體流量對晶須合成的影響30
• 2.4.3 影響晶須長徑比的因素30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 第三章 原位生長晶須增韌陶瓷材料復(fù)相粉末的制備32-46
• 3.1 晶須增韌陶瓷材料的設(shè)計(jì)原則32-34
• 3.1.1 物理相容性32-33
• 3.1.1.1 晶須與基體彈性模量上的匹配32
• 3.1.1.2 晶須與基體在熱膨脹系數(shù)上的匹配32-33
• 3.1.2 化學(xué)相容性33
• 3.1.3 納米TiC晶須生長工藝的選擇33-34
• 3.2 原材料及復(fù)相粉末配比的選擇34-39
• 3.2.1 基體材料的選取34
• 3.2.2 晶須制備原材料的選擇34-35
• 3.2.3 納米TiC晶須在氧化鋁基體中的含量35-36
• 3.2.4 碳含量、催化劑和鹵化劑含量的選擇36-39
• 3.2.4.1 碳含量對材料的影響及碳含量的選擇36-37
• 3.2.4.2 催化劑和鹵化劑含量的確定37-38
• 3.2.4.3 原材料配比的確定38-39
• 3.3 原位合成納米TiC晶須的實(shí)驗(yàn)方案39-44
• 3.3.1 粉末的制備過程39-40
• 3.3.2 納米TiC晶須的合成40-41
• 3.3.3 原位合成晶須工藝參數(shù)研究41-44
• 3.3.3.1 晶須合成工藝選擇41-42
• 3.3.3.2 晶須生長溫度選擇42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 制備陶瓷刀具材料及力學(xué)性能46-62
• 4.1 陶瓷刀具材料燒結(jié)方法46-47
• 4.1.1 燒結(jié)溫度的選擇46
• 4.1.2 燒結(jié)壓力的確定46-47
• 4.2 陶瓷材料的制備過程47-49
• 4.2.1 材料的制備工藝47-48
• 4.2.2 材料的燒結(jié)特性48-49
• 4.2.2.1 燒結(jié)溫度與壓力48
• 4.2.2.2 燒結(jié)壓力與位移48-49
• 4.3 材料的性能測試49-52
• 4.3.1 抗彎強(qiáng)度49-50
• 4.3.2 維氏硬度50-51
• 4.3.3 斷裂韌度51-52
• 4.4 碳熱還原合成晶須增韌刀具材料組分研究52-54
• 4.4.1 納米碳化鈦晶須含量對材料性能的影響52-54
• 4.5 碳熱還原合成晶須增韌陶瓷刀具材料的工藝參數(shù)研究54-57
• 4.5.1 燒結(jié)溫度對陶瓷刀具材料力學(xué)性能的影響54-55
• 4.5.2 保溫時間對陶瓷刀具材料力學(xué)性能的影響55-56
• 4.5.3 材料的微觀組織分析56-57
• 4.6 晶須增韌機(jī)理57-60
• 4.6.1 影響晶須增韌因素58-59
• 4.6.2 其他增韌方式59-60
• 4.7 本章小結(jié)60-62
• 第五章 結(jié)論與展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 致謝68

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