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微波烧结复杂刃形sialon陶瓷刀具铣削GH4169高温合金性能研究

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中国机械工程 2023年第7期34卷 770-779,788页

作者：洪东波殷增斌陈为友郑轶彤袁军堂南京理工大学机械工程学院南京210094

针对目前陶瓷刀具结构简单(平刀面为主)、制造效率低等弊端,开展了复杂刃形sialon陶瓷刀具微波制造技术研究。通过有限元仿真研究不同刀具结构参数对sialon陶瓷刀具铣削GH4169高温合金力和热的影响规律;采用微波烧结技术制造了平刀面和... 详细信息

针对目前陶瓷刀具结构简单(平刀面为主)、制造效率低等弊端,开展了复杂刃形sialon陶瓷刀具微波制造技术研究。通过有限元仿真研究不同刀具结构参数对sialon陶瓷刀具铣削GH4169高温合金力和热的影响规律;采用微波烧结技术制造了平刀面和复杂刃形sialon陶瓷刀具;通过试验研究刀具结构对sialon刀具铣削GH4169高温合金性能的影响,确定了sialon陶瓷铣刀片的最优结构。结果表明:基于微波烧结的复杂刃形sialon陶瓷刀具获得了设计的刀具结构且刀具刃口具有优良的致密性和力学性能;与平刀面sialon陶瓷刀具相比,具有复杂刃形的sialon陶瓷刀具有更好的耐磨损性能,高速铣削GH4169高温合金刀具寿命提高了约71.4%。

关键词：复杂刃形刀片 sialon陶瓷微波烧结刀具结构 GH4169高温合金

sialon陶瓷立铣刀加工镍基高温合金的仿真与试验研究

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Sialon陶瓷立铣刀加工镍基高温合金的仿真与试验研究

作者：王鹤鑫湘潭大学

学位级别：硕士

sialon陶瓷材质刀具是目前先进制造技术最重要的刀具之一,有着耐磨性能强、耐热性能良好、化学性质稳定的优点,被广泛地应用于加工各种难加工材料。sialon陶瓷的卓越性能与其本身的材料和制作工艺密切相关,也因为其独特的材料和制作工... 详细信息

sialon陶瓷材质刀具是目前先进制造技术最重要的刀具之一,有着耐磨性能强、耐热性能良好、化学性质稳定的优点,被广泛地应用于加工各种难加工材料。sialon陶瓷的卓越性能与其本身的材料和制作工艺密切相关,也因为其独特的材料和制作工艺使得sialon陶瓷刀具具有远超普通陶瓷刀具的抗机械冲击性能、抗热冲性能和耐高温性能。镍基高温合金有着耐热、耐腐蚀、耐延展、抗蠕变、抗疲劳等优良特性。但镍基高温合金本身的优良性能使得其在实现高精密加工的条件也越发严苛,其对加工技术的要求十分严苛。本文选取sialon陶瓷立铣刀为主要研究对象,研究了sialon陶瓷立铣刀加工镍基高温合金的加工特性,主要工作如下:(1)研究了sialon陶瓷立铣刀、金属陶瓷立铣刀和硬质合金立铣刀的切削力,获得了不同切削参数条件下的切削力变化规律。采用测力仪Kistler 9527B测得sialon陶瓷立铣刀、金属陶瓷立铣刀、硬质合金立铣刀的切削力,结果表明,随着背吃刀量变化,sialon陶瓷立铣刀切削力变化最小。测量了不同刀具铣削工件表面粗糙度大小,获得了不同切削参数条件下的表面粗糙度变化规律。同时,对比分析了不同材质立铣刀铣削工件毛刺和切屑形态。(2)研究了sialon陶瓷立铣刀、金属陶瓷立铣刀和硬质合金立铣刀的切削温度,获得了不同切削参数条件下的切削温度变化规律。使用人工热电偶法测量了三种材料立铣刀的切削温度,结果表明:随着背吃刀量的增加,切削温度随着增加;在切削三要素切削速度、背吃刀量和进给速度相同的条件下,sialon陶瓷刀具的瞬时切削温度最低。(3)仿真分析了sialon陶瓷立铣刀切削加工性。基于sialon立铣刀磨削加工原理,分析了立铣刀螺旋槽、周刃、端刃和Gash面的磨削原理,建立了立铣刀的三维模型。利用Third Wave Advant Edge切削仿真软件进行了铣削镍基高温合金的有限元仿真。获得了不同切削参数对切削刃应力、切削力、切削温度和切屑形态的影响。对比仿真和试验结果,揭示了三种材质立铣刀切削刃磨损原因。研究结果表明,sialon陶瓷刀具切削刃破损的位置不仅和剪切应力集中的位置高度重合,也与温度场云图中最大产热速率区域高度重合。sialon陶瓷立铣刀在剪切应力、热冲击和切屑与刀具的高频摩擦的共同作用下,使刀具的磨损形态由正常磨损、崩刃转化为沟槽磨损。

关键词： sialon陶瓷立铣刀切削力切削温度镍基高温合金

不同载荷对sialon陶瓷摩擦磨损性能的影响

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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江苏科技大学学报(自然科学版) 2023年第5期37卷 39-43页

作者：丁宇尹丽杨子豪赵凯江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212100

通过气压烧结于1750℃制备致密sialon陶瓷,利用球-盘直线往复式滑动摩擦磨损实验,研究干摩擦条件下不同载荷对sialon陶瓷的摩擦磨损性能的影响.采用XRD分析材料的物相组成,SEM观察分析材料表面形貌及磨损表面形貌;同时,采用EDS能谱仪分... 详细信息

通过气压烧结于1750℃制备致密sialon陶瓷,利用球-盘直线往复式滑动摩擦磨损实验,研究干摩擦条件下不同载荷对sialon陶瓷的摩擦磨损性能的影响.采用XRD分析材料的物相组成,SEM观察分析材料表面形貌及磨损表面形貌;同时,采用EDS能谱仪分析磨损表面和初始表面的元素分布变化.研究结果表明:sialon陶瓷的相对密度可达96.8%,硬度为14.88 GPa,断裂韧性为4.66 MPa·m^(1/2).随着载荷增加,摩擦系数先下降后增加,而磨损体积和体积磨损率不断增加.干摩擦条件下,sialon材料的磨损表面有摩擦氧化层生成,磨损表面和初始表面分界处有磨屑产生,其磨损机制以氧化磨损和磨粒磨损为主.

关键词： sialon陶瓷摩擦系数磨损机理

晶界非晶结构对sialon陶瓷多层次相关系的调控:回顾与展望

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无机材料学报 2018年第2期33卷 147-152页

作者：顾辉上海大学材料科学与工程学院材料基因组工程研究院上海200444

sialon陶瓷相图和Si3N4陶瓷晶界非晶层是陶瓷学科独立发展后两个具有代表性的基础研究高峰。虽然这两类陶瓷只在成分上体现出细小的差异,并且在实际应用甚至微结构研究时大多将其忽略,但反映出相图与晶界在结构层次、研究思路和方法上... 详细信息

sialon陶瓷相图和Si3N4陶瓷晶界非晶层是陶瓷学科独立发展后两个具有代表性的基础研究高峰。虽然这两类陶瓷只在成分上体现出细小的差异,并且在实际应用甚至微结构研究时大多将其忽略,但反映出相图与晶界在结构层次、研究思路和方法上的鸿沟。进入本世纪后,本颗题组在发展针对微区成分的分析电镜技术的同时,尝试将sialon陶瓷的相图和微结构通过掺杂物的分布规律开展协同研究,获得了晶界非晶成分与相关系的多种联系。这为sialon陶瓷相变机理研究开辟了新的可能,也为陶瓷体系的跨尺度结构-性能关系预测、设计与全周期调控提供了不同的研究思路。

关键词： sialon陶瓷相图晶界结构分析电镜相变综述

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sialon陶瓷晶界相的电子显微分析

兵器材料科学与工程 1991年第11期14卷 67-69页

作者： E.Bischoff D.V.Szabo W.Mader 白云林

在高性能和耐热多相陶瓷材料的研制中,透射电镜(TEM)起着重要作用。在这方面有两个互为补充的定量分析研究方法可供材料科学家采用。能量色散X射线分析仪(EDX)适于次重元素至重元素浓度的检测;而电子能量耗损谱仪(EELS)恰好可以定量地... 详细信息

在高性能和耐热多相陶瓷材料的研制中,透射电镜(TEM)起着重要作用。在这方面有两个互为补充的定量分析研究方法可供材料科学家采用。能量色散X射线分析仪(EDX)适于次重元素至重元素浓度的检测;而电子能量耗损谱仪(EELS)恰好可以定量地检测极轻元素至次重元素量。这样,使用这两种方法就能够迅速地、定性地得出有关材料成份的全貌。但是一个可靠的定量分析却需要有丰富的经验,并且是以对物理原理的深入理解以及分析方法的可能性和限度为其前提的。这些方法在鉴别的精确度和鉴别的限度方面不可能与其它方法,如X射线萤光分析(RFA)相竞争。然而一个很大的优点是它有很高的空间分辨在能够在10～20nm的大范围内进行分析。

关键词：电子显微分析 TEM EDX EELS sialon陶瓷晶界相

sialon陶瓷与40Cr钢连接中缓冲层的作用

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金属学报 1991年第6期27卷 B421-B425页

作者：冼爱平斯重遥中国科学院金属研究所

本文研究了sialon陶瓷与40Cr钢活性钎焊连接中缓冲层的作用.结果发现:缓冲层材料本身可能影响活性钎料与陶瓷的界面连接强度,对Ag_(57) Cu_(38) Ti_5活性钎料,Cu和Ta是较好的缓冲层材料,而对 Kovar,Ni-15 Cr-15Co则较差;用软性缓冲层如... 详细信息

本文研究了sialon陶瓷与40Cr钢活性钎焊连接中缓冲层的作用.结果发现:缓冲层材料本身可能影响活性钎料与陶瓷的界面连接强度,对Ag_(57) Cu_(38) Ti_5活性钎料,Cu和Ta是较好的缓冲层材料,而对 Kovar,Ni-15 Cr-15Co则较差;用软性缓冲层如 Cu来松弛应比用硬性缓冲层如Mo来避免应力更加重要;软性缓冲层有一个合适的厚度范围,其h/L≈0.02—0.1;采用软/硬复合缓冲层可以有效的提高接头强度。最后作者提出了设计梯度材料作为专用缓冲层材料的设想。

关键词： sialon陶瓷 40Cr钢钎焊缓冲层

α/β-sialon陶瓷材料及其疲劳寿命研究

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无机材料学报 1998年第5期13卷 759-762页

作者：邬凤英来亭荣庄汉锐王佩玲中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

通过组成设计，以Si3N4、AIN、Al2O3和Y2O3粉末为原料，采用气氛加压烧结工艺，在1800～1980℃，1．0～3、0MPaN2压力下烧结，制备了α／β-sialon陶瓷材料，通过XRD，SEM和HREM等分析可见，其材料的显微结构是由棒状的β-sialon和近似... 详细信息

通过组成设计，以Si3N4、AIN、Al2O3和Y2O3粉末为原料，采用气氛加压烧结工艺，在1800～1980℃，1．0～3、0MPaN2压力下烧结，制备了α／β-sialon陶瓷材料，通过XRD，SEM和HREM等分析可见，其材料的显微结构是由棒状的β-sialon和近似等轴的α-sialona组成，在晶界存在微量的结晶相和玻璃相．并进一步研究了α／β-sialon陶瓷材料的疲劳寿命，实验证明，该材料的疲劳极限约为其静态强度的75％．

关键词：疲劳寿命显微结构陶瓷材料 sialon陶瓷

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sialon陶瓷的性质

中国陶瓷 1998年第2期34卷 42-45页

作者：都兴红张广荣隋智通东北大学材料与冶金学院

Ｓｉａｌｏｎ陶瓷的性质都兴红张广荣隋智通（东北大学材料与冶金学院沈阳１１０００６）由结构知Ｓｉａｌｏｎ固溶体因Ｍ／Ｘ及添充金属的种类不同而具有不同的结构，且这些结构在相图中均可表现出来。结构上的差异必然导致性质... 详细信息

Ｓｉａｌｏｎ陶瓷的性质都兴红张广荣隋智通（东北大学材料与冶金学院沈阳１１０００６）由结构知Ｓｉａｌｏｎ固溶体因Ｍ／Ｘ及添充金属的种类不同而具有不同的结构，且这些结构在相图中均可表现出来。结构上的差异必然导致性质不同，即使是同一类型的固溶体固溶度...

关键词：陶瓷性质 sialon陶瓷

sialon陶瓷复合材料高温磨损特性的试验研究

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陶瓷学报 2015年第1期36卷 36-39页

作者：王兴国罗荣陈涛单迎春范跃农景德镇陶瓷学院机械电子工程学院江西景德镇333403 大连海事大学材料系辽宁大连116026

采用自制的盘销式感应加热磨损试验研究了高温条件下sialon陶瓷复合材料摩擦磨损特性,优化出了一种具有较好高温抗磨性的sialon陶瓷材料成分和制备工艺方法。结果表明:当载荷为20 N,旋转速度为360 r/min时,高温磨损机制以氧化磨损和粘... 详细信息

采用自制的盘销式感应加热磨损试验研究了高温条件下sialon陶瓷复合材料摩擦磨损特性,优化出了一种具有较好高温抗磨性的sialon陶瓷材料成分和制备工艺方法。结果表明:当载荷为20 N,旋转速度为360 r/min时,高温磨损机制以氧化磨损和粘着磨损为主,在磨损表层出现白亮层,表明此时因摩擦热和外加热源的联合作用已使磨损表层重结晶并形成氧化物屑。随着温度的提高,失重量和摩擦系数都下降。同时得到了耐磨性最优的sialon陶瓷复合材料,烧结工艺为1900℃,BN的加入量为5wt.%。

关键词： sialon陶瓷高温磨损磨损量摩擦系数