SiC/Ti(C,N)/Al_2O_3陶瓷复合材料的抗热震性能设计及其切削应用

摘要

抗热震性能是结构陶瓷材料的重要性能之一.以抗热震断裂参数表征材料的抗热震性能,采用理论与实验相结合的方法,建立了基于抗热震性能的陶瓷复合材料的组分设计模型,并采用计算机辅助优化设计技术求得材料的最优组分.结果表明:当Ti(C,N)和SiC的体积含量分别为10.4%和27.1%时,该材料具有最高的抗热震性能,比纯氧化铝陶瓷提高约55%.在此基础上,利用热压技术制得一种SiC/Ti(C,N)/A l2O3复合陶瓷材料.将该材料制成切削刀具,并在切削实验中通过设计切削条件使得刀具主要承受热载荷和热应力的作用,从而发生热冲击破损.实验发现,SiC/Ti(C,N)/A l2O3复合陶瓷刀具切削淬火钢时的抗热冲击破损性能较纯A l2O3陶瓷提高约62—68%,与抗热震性能设计的理论预测基本吻合.这表明,该设计方法是可行的.