Si-,3-N-,4--TiC納米復(fù)合陶瓷刀具材料的研制及其性能研究.pdf

1、本文以Si3N4為基體，以納米TiC為增韌補(bǔ)強(qiáng)相，以材料的力學(xué)性能為優(yōu)化目標(biāo)，研制成功了一種納米復(fù)合陶瓷刀具材料Si3N4/TiC(nano)(以ST表示)。并對(duì)其燒結(jié)性能，力學(xué)性能，摩擦磨損性能以及刀具的切削性能進(jìn)行了研究。ST陶瓷刀具的力學(xué)性能參數(shù)為：抗彎強(qiáng)度為920MPa，斷裂韌性為7.2MPa·m1/2，維氏硬度為16.8GPa。本文還以Si3N4/TiC(nano)納米復(fù)合陶瓷材料為例，研究了納米復(fù)合陶瓷材料的增韌機(jī)理。

2、 研究了ST系列納米復(fù)合陶瓷刀具材料的制備工藝，納米TiC的含量對(duì)陶瓷刀具材料的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響，研究了燒結(jié)助劑含量對(duì)材料的燒結(jié)性能、力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律；對(duì)燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)材料力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)和致密度的影響進(jìn)行了分析。 從Si3N4/TiC(nano)納米復(fù)合陶瓷刀具材料的斷裂行為和殘余應(yīng)力兩方面對(duì)納米復(fù)合陶瓷材料的強(qiáng)韌化機(jī)理進(jìn)行了分析。斷裂行為研究表明：裂紋擴(kuò)展過程中遇到納米TiC顆粒時(shí)，裂

3、紋將發(fā)生偏轉(zhuǎn)、扭曲、分叉、終止。由于殘余應(yīng)力的存在，材料在發(fā)生斷裂時(shí)，裂紋傾向于在顆粒處釘扎或穿過晶粒，裂紋的偏轉(zhuǎn)、釘扎和斷裂模式的改變都可使材料的韌性得以提高。 對(duì)Si3N4/TiC體積比分別為82/10、72/20、62/30的三種材料抗磨損對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明體積配比為62/30的材料耐磨性最好，幾種材料的磨損機(jī)理基本相同，主要是塑性變形、粘著磨損和分層剝落。 通過對(duì)淬火45[＃]鋼、灰鑄鐵進(jìn)行連續(xù)切削試驗(yàn)和斷續(xù)切削