碳納米管增韌氮化硅基陶瓷刀具材料的研制及其切削性能研究.pdf

1、陶瓷刀具具有良好的硬度、耐磨性和抗高溫氧化性，適用于金屬材料的高速切削和干切削。但是，固有的脆性嚴(yán)重限制了其使用范圍。增韌補(bǔ)強(qiáng)是陶瓷刀具材料開發(fā)中需要解決的關(guān)鍵問題。
　　本研究以微米碳化鈦和碳納米管為增強(qiáng)相，采用熱壓燒結(jié)法制備了氮化硅基陶瓷刀具材料，對(duì)碳納米管的含量對(duì)氮化硅基陶瓷刀具材料力學(xué)性能和微觀組織結(jié)構(gòu)的影響及氮化硅基陶瓷刀具的切削性能進(jìn)行了研究。
　　研究了碳納米管的純化和分散工藝。碳納米管純化的最優(yōu)工藝：將碳納米

2、管浸泡在濃硝酸的稀釋液中，進(jìn)行30min的超聲振蕩，靜置24h；進(jìn)行3h的超聲振蕩；靜置24h；再進(jìn)行3h的超聲振蕩，靜置2h。采用真空抽濾機(jī)進(jìn)行抽濾，使用蒸餾水不斷清洗直至PH值為7。最后，置于真空干燥箱中進(jìn)行烘干。碳納米管分散的最優(yōu)工藝為分散劑的添加量和碳納米管的質(zhì)量比為1:1，超聲振蕩30min。
　　研究了碳納米管的含量對(duì)氮化硅基陶瓷刀具材料力學(xué)性能和微觀組織結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)碳納米管的含量為1wt％時(shí)，氮化硅基陶瓷刀具材料的

3、綜合力學(xué)性能最佳，其硬度、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性分別為14.5GPa、850MPa和8.8MPa·m1/2，與未添加碳納米管的陶瓷刀具材料相比，研制的新型氮化硅基陶瓷刀具材料的硬度、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別提高了9.8%、18%、10%。
　　采用新開發(fā)的氮化硅基陶瓷刀具對(duì)灰口鑄鐵進(jìn)行了連續(xù)切削實(shí)驗(yàn)，在較高的切削速度、較低的進(jìn)給速度和較小的切削深度條件下，其切削性能較好，磨損機(jī)理主要為粘結(jié)磨損和磨粒磨損。磨損后的后刀面比較平滑，被加工材