新型粉末涂层刀具的研究

摘要

为提高传统涂层刀具的耐磨性和高速钢刀具的高温性能,该文利用溶胶—凝胶法成功地在粉末材料表面涂覆了纳米级陶瓷薄膜,并经过热压烧结制备了具有可重磨性的新型涂层力具,其断裂韧性、硬度和抗氧化性能略好于未进行粉末涂层的基体材料.对异丙醇铝和正硅酸乙酯的水解反应机理进行分析,并优化了溶胶的制备工艺,制得了适于粉末涂层的Al<,2>O<,3>、SiO<,2>、Al<,2>O<,3>/SiO<,2>复合溶胶.制定了合理的粉末涂层工艺. 制定了一套合理的涂层和烧结工艺,并制得TiC基粉末涂层材料XFTC1和XFTC2以及高速钢基粉末涂层材料XFTC3.XFTC1的平均维氏硬度为19.5GPa,平均抗弯强度为860MPa,平均断裂韧性为7.8MPa·m<'1/2>;XFTC2的平均维氏硬度为17.5GPa,平均抗弯强度为790MPa,平均断裂韧性为7.1MPa·m<'1/2>;XFTC3的平均洛式硬度为62HRC,平均抗弯强度为1500MPa,平均冲击韧性为0.15MJ/m<'2>.新型粉末涂层刀具在切削淬硬钢过程中表现出良好的切削性能.

目录

文摘

英文文摘

1.绪论

1.1现代刀具材料发展现状

1.1.1高速钢刀具

1.1.2涂层硬质合金刀具

1.1.3陶瓷刀具

1.2溶胶—凝胶法在材料制备中的应用

1.3本课题研究的目的、意义、研究内容

1.3.1研究的目的、意义

1.3.2本课题研究内容

2.溶胶的制备工艺和机理探讨

2.1原料的选择

2.1.1勃姆石溶胶制备材料的选择

2.1.2硅溶胶制备材料的选择

2.2溶胶的制备过程及装置

2.2.1勃姆石溶胶的制备

2.2.2硅溶胶的制备

2.2.3复合溶胶的制备

2.2.4溶胶制取装置

2.3成胶机理分析

2.3.1铝醇盐水解机理

2.3.2硅溶胶的水解缩聚机理

2.4溶胶制备过程中参数的优化

2.4.1铝溶胶制备过程中的参数优化

2.4.2硅溶胶制备过程中的参数优化

2.4.3复合溶胶中铝溶胶和硅溶胶摩尔比的确定

2.5本章小结

3.粉末涂层的工艺设计

3.1粉末材料的物理性质和表面处理方法

3.1.1硬质合金粉末的物理性质及处理方法

3.1.2高速钢材料的性质及处理方法

3.2涂层厚度的确定

3.2.1涂层粉末残余热应力的分析

3.2.2涂层厚度和溶胶添加比例的确定

3.3基体粉末的涂层工艺

3.3.1 TiC的涂层过程

3.3.2高速钢的涂层过程

3.4涂层粉末的干燥和分散

3.4.1涂层粉末的干燥

3.4.2涂层粉末的分散

3.5本章小结

4.粉末涂层材料的制备和性能研究

4.1硬质合金粉末表面涂层陶瓷的材料制备和性能研究

4.1.1硬质合金材料的选择

4.1.2粉末涂层工艺

4.1.3干燥分散工艺

4.1.4涂层硬质合金粉末的热压工艺

4.1.5烧结参数对材料力学性能的影响及其优化

4.1.6性能测试方法

4.2高速钢粉末表面涂层陶瓷的材料制备和性能研究

4.2.1高速钢粉末的涂层工艺

4.2.2涂层粉末的干燥分散工艺

4.2.3涂层厚度的确定

4.2.4涂层粉末的烧结工艺

4.2.5性能测试方法

4.3涂层刀具材料的力学性能

4.4本章小结

5.粉末涂层刀具的切削性能实验研究

5.1切削淬硬钢时的切削性能

5.1.1试验条件

5.1.2实验结果

5.1.3磨损特性与磨损机理

5.2本章小结

6.结论

参考文献

致谢

附录作者攻读硕士学位期间发表的论文