一、硬质合金材料的应用与发展(论文文献综述)
胡冬梅[1](2021)在《SiCw增韧增强硬质合金刀具制备及切削性能研究》文中指出硬质合金作为重要的刀具材料,以其高强度、高耐磨性、高腐蚀性和高硬度等优异的性能被誉为“工业牙齿”,在切削工具、矿山工具和石油开采工具中发挥着重要作用。但传统硬质合金刀具的硬度、强度和韧性不能同时达到最优,在同时在切削工具的应用中受到限制,因此探究具有高强度、高韧性的硬质合金刀具材料变得尤为重要。本文针对这一问题采用碳化硅晶须(SiCw)添加到硬质合金基体中以起增韧增强作用,成功制备出强度和韧性等性能都比较优异的硬质合金及刀具。研究了SiCw含量对硬质合金材料微观组织结构、物理力学性能和摩擦磨损性能的影响规律,选取性能优异的硬质合金做成刀具,进行切削实验,研究了切削速度和切削深度对硬质合金刀具切削性能的影响规律。采用低压烧结工艺,成功制备出了SiCw增韧增强的再生硬质合金材料。经物理力学性能测试表明,添加0.5wt%SiCw的再生硬质合金材料的综合性能最优,其密度为14.6g/cm3,硬度为1575HV,抗弯强度为2204MPa,断裂韧性为16.85MPa·m1/2。与未添加SiCw的再生硬质合金材料相比,上述的性能分别提高了0.7%,14.4%,12.2%和17.3%。证明了SiCw的加入对再生硬质合金材料起到了良好的增韧增强的效果,原因在于SiCw的加入抑制了WC晶粒的生长,细化了晶粒,并且未引起各组分发生相变;经过SEM对断口形貌观察分析,发现SiCw的加入改变了硬质合金材料的断裂模式。经过摩擦磨损实验研究发现,摩擦副为Si3N4时,摩擦系数随着SiCw含量的增加先降低后升高,当含量为0.5wt%时硬质合金材料的摩擦系数和磨损量较低,磨损机理为疲劳磨损和氧化磨损。采用真空烧结工艺,制备了SiCw增韧增强的Ti C基钢结硬质合金材料。与未添加SiCw的Ti C基钢结硬质合金材料相比,添加0.5wt%SiCw的钢结硬质合金的综合性能最优。其密度、硬度、抗弯强度和断裂韧性与未添加SiCw的相比分别提高了0.3%、23.5%、26.3%和19.8%。经SEM和EDS观察分析显示,在晶粒的环形相中检测到了Si元素的存在,说明有少量SiCw溶解在环形相,起到了固溶强化的作用,并且也抑制了Ti C晶粒的生长,达到了细化晶粒的目的。经过SEM对裂纹传播路径观察,晶须的加入使裂纹发生偏转,并且伴有桥接现象,在断口形貌图中也观察到了晶须拔出孔,这都起到了增韧作用。同时,晶须的加入改变了断裂模式,进一步增强了钢结硬质合金的综合性能。摩擦磨损实验结果表明,载荷越大,摩擦系数也越大。并且在50N和60N载荷下,都是添加0.5wt%SiCw的Ti C基钢结硬质合金的摩擦系数较小,耐磨性最好,磨损机理为磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损。最后将性能优异的硬质合金材料做成刀具,对其开展切削性能实验研究,研究不同切削参数对硬质合金刀具切削性能的影响,结果表明两种不同基体的刀具在切削速度为150m/min,切削深度为0.2mm,进给量为0.102mm/r时,切削性能最优。两种基体刀具中添加SiCw后,降低了切削力与切削温度,改善了已加工表面质量,提高了刀具的寿命。
王黎[2](2021)在《电磁耦合处理强化YG8硬质合金刀具车削TC4钛合金磨损性能研究》文中提出以TC4为代表的钛合金由于其优良的力学性能、生物相容性能等优势被广泛应用于国民经济、医药卫生与国防军工等重点领域。但由于其导热性差、化学活性高、弹性模量小等特性,切削区域因剧烈摩擦产生较大的温度梯度及高压环境等不利条件会导致刀具加速磨损。因此,对刀具材料提出了很高要求。硬质合金在钛合金切削刀具材料中一直占据重要地位,而我国高端刀具质量与进口产品存在很大差距,替代性极低。高端刀具自主技术创新,进而实现国产化、替代进口是我国迈向制造强国的必然趋势。在此背景下,相比重新开发适用于钛合金切削加工的高端刀具材料,寻求一种操作简易、切实可行且兼具经济性与环保性质的硬质合金处理方法用以改善其切削钛合金的性能有十分重要的意义。本文基于电磁耦合处理技术,对YG8硬质合金车刀刀片进行了强化处理。通过对比经过电磁耦合处理与未处理的YG8硬质合金车刀的力学性能、摩擦性能、导热性能、抗氧化性能的变化,分析得出电磁耦合处理对YG8硬质合金刀具对其理化性能的影响规律;再通过车削试验,采集切削加工过程中产生的切削力、切削温度、刀具耐用度及钛合金工件表面粗糙度等物理量数据,分析得出电磁耦合处理对YG8硬质合金刀具切削TC4钛合金的切削行为影响规律;最后,通过采用介观研究手段对切削加工磨损的YG8硬质合金刀片进行检测,分析得出了电磁耦合处理对YG8硬质合金的磨损形式与磨损原因的影响规律。经过上述研究分析,得到以下结论:(1)经过电磁耦合处理的YG8硬质合金刀片的刀具耐用度、切削力、切削温度及工件表面粗糙度都有不同程度改善。在本文的试验研究中,电磁耦合处理参数为Tool-2(磁场强度1.5T,电场强度1.2V)的刀片的表现性能最好,具体为:刀具后刀面磨损量下降50%;切削合力平均值下降38%;切削温度下降50%;表面粗糙度Ra由6.3下降至1.6;(2)电磁耦合处理可以明显减小YG8刀片后刀面的摩擦系数、提升基体材料的导热性能。通过减少加工环节中热的产生,改变热分配比例,增加刀具基体的传、散热能力来减小切削温度,改善加工环境。(3)电磁耦合技术处理后的YG8基体材料在氧化过程中,形成氧化层的气孔等间隙减少,表层形成Co WO4氧化膜更加致密,可以很好的阻止O2向硬质合金内部的继续渗入,从而使其的抗氧化性能得到提升。(4)经过电磁耦合处理与未经过电磁耦合处理的两类YG8硬质合金刀片在车削TC4钛合金的刀具磨损类型有后刀面磨损、前刀面磨损、边界磨损、微崩刃及表面附着,电磁耦合处理能有效降低YG8硬质合金刀片的各项磨损形式。(5)在刀具稳定磨损阶段:电磁耦合处理通过降低切削温度,从而抑制扩散、粘结磨损。但进入到接近剧烈磨损阶段,切削温度剧烈上升,此时电磁耦合处理后YG8硬质合金的抗氧化性能等到体现,氧化磨损得到了削弱,但扩散、粘结磨损比例上升。
王行[3](2021)在《选区激光熔化制备WC-Co硬质合金组织形貌及其性能研究》文中认为硬质合金因其具有较高的硬度、强度、耐磨及耐腐蚀等性能,被广泛地应用在切削刀具、钻探设备、模具和量具等场合。本文主要采用选区激光熔化(SLM)技术成形WC-Co硬质合金,通过研究在不同基板上SLM制备硬质合金复合材料,探索不同成形基板对硬质合金的SLM成形工艺参数,分别研究了SLM制备硬质合金试样时不同工艺参数条件下合金微观组织以及力学性能的演变规律;并探索不同基板成形硬质合金试样的摩擦摩擦和耐腐蚀性能影响。主要得到结论如下:(1)在304L不锈钢基板上SLM成形WC-12Co硬质合金试样时,物相分析表明随着激光能量密度的增大导致?相组织明显增多,且在WC-20Co硬质合金基板上成形硬质合金的?相组织明显较不锈钢基板上增多,这是由于硬质合金基板的热导率较高,WC硬质相更容易发生分解。(2)在不同基板上研究不同成形工艺对微观组织形貌变化规律,在横纵截面上均出现明暗交替分布的粗细WC晶粒区,但没有明显的熔池分布,纵截面上的层状结构也不明显。随着激光能量密度提高,试样中热裂纹增多、过烧现象加重、组织变得均匀致密化。在304L不锈钢基板上成形的硬质合金试样成形效果较好,而WC-20Co硬质合金基板上成形组织则更加均匀致密。(3)在304L不锈钢基板和WC-20Co硬质合金基板上,发现随着SLM激光能量密度的升高,试样中残余应力增大,?相(脆性相)增多,洛氏硬度也出现增大趋势。在三点抗弯断裂试验中,发现在不同基板上成形硬质合金试样的断裂强度变化规律相近,随着激光能量密度的升高,硬质合金试样三点抗弯强度先逐渐增大再将低的变化趋势。随着激光能量密度提高,硬质合金试样孔隙减少、致密度提高、抗弯强度增大。但过高的激光能量密度,使得组织内部残余应力过大,热裂纹增多,过烧现象加重,严重降低试样的断裂强度。且在三点抗弯断口组织形貌中发现,WC硬质相为典型的穿晶断裂,有明显的解离台阶出现,Co粘结剂呈现网状分布均匀。(4)在304L不锈钢基板上成形硬质合金试样后,测试其高温条件下的耐摩擦磨损性能规律。发现在常温下硬质合金试样的耐摩擦磨损性能优良,但随着测试温度升高,试样的摩擦因数上升,磨损量增多。在600℃下,硬质合金试样中WC发生氧化分解,摩擦因数下降,磨损量继续增多,这是由于在塑性磨损机制下,摩擦副间发生破坏,摩擦头脱落,基体出现均匀滑动摩擦。(5)在电化学耐腐蚀实验中,随着H2SO4腐蚀溶液浓度的增大,SLM成形的硬质合金试样耐腐蚀倾向变好,耐腐性增大,腐蚀速率减慢。在Na OH腐蚀溶液中,WC硬质相的腐蚀加重。随着Na OH腐蚀溶液浓度的增大,SLM成形的硬质合金试样耐腐蚀倾向变差,但耐腐性提高,腐蚀速率也逐渐减慢。选区激光熔化(SLM)成形WC-12Co硬质合金试样耐强酸、强碱腐蚀良好,但耐强碱腐蚀倾向较差。
刘金洋[4](2021)在《硬质合金SLM打印过程的数值模拟及微观机理研究》文中研究表明WC-Co硬质合金具有高硬度、高强度、耐腐蚀等诸多优异性能,在机械加工、矿山开采、石油钻井等领域取得广泛应用。传统的硬质合金制备工艺主要包括混粉-成型-烧结,其中成型、烧结工艺导致制备流程长、制备成本高,因此亟需开发短流程和低成本的近净成形技术。选择性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)增材制造技术改变了传统机械加工的减材制造模式,具有材料利用率高、研发周期短和降低成本等优点,解决了许多过去难以制造的复杂结构零部件的成形问题。但SLM打印WC-Co硬质合金方面有较大技术挑战,国内外在WC-Co硬质合金的SLM成型工艺、SLM液相烧结池特征、WC晶粒长大机制、致密化机理等方面仍然缺乏系统深入研究。本研究以WC-20Co和WC-32Co作为重点材料体系,通过响应曲面法构建SLM成型工艺组合参数优化模型,进而实现SLM打印工艺优化。通过SLM硬质合金的微观结构特征表征,研究了 WC晶粒的形貌、生长模型及粗化机制。通过数值模拟SLM液相烧结池的传热与液相流动,研究了液相烧结池的物理特征,进而分析了硬质合金在SLM工艺过程中的致密化机理与烧结机制。本研究发现:(1)SLM工艺优化:棋盘格扫描策略相对于蛇形扫描与回型扫描更有利于提高WC-Co硬质合金打印件的致密度。采用响应曲面优化设计成功获得WC-20Co和WC-32Co的致密度(p)与SLM工艺参数(激光功率P,W、扫描速度V,mm/s、扫描间距S,mm)的关系模型(铺粉层厚为50μm)。(2)液相烧结池的特征:在梯度表面张力作用下,液相烧结池内液态Co从中心向边缘流动。同时,液固界面的剪切力促使边缘处的液相Co沿着固液线流动,在液相烧结池底中心流体相遇后上升至上表面。最终在液相烧结池内形成特殊的流体旋涡。这个过程属于Marangoni对流,导致了液相烧结池的变形,形成了宽且浅,表面凸起的液相烧结池形貌。(3)微观结构特征:微观组织主要由WC相、Co相和缺碳相组成。WC相、Co相和缺碳相的分布非常不均匀。超细晶与超粗晶共存,超粗晶存在晶粒生长不完整现象。(4)WC晶粒粗化机理:SLM法瞬时高温液相烧结WC晶粒形貌与生长机制不同于传统液相烧结,其WC晶粒粗化机制包括叠层台阶生长机制和镶嵌团聚生长机制。(5)致密化机理:SLM成形硬质合金是通过液相烧结池内Co相的熔化-凝固过程完成的。尤其是水平方向相邻液相烧结池和竖直方向相邻液相烧结池的重复烧结促进了硬质合金的致密化。本研究工作以SLM激光增材制造WC-Co硬质合金过程的数值模拟与微观机理为研究重点,为WC-Co硬质合金的SLM法增材制造提供基本理论及工艺支撑,对复杂形状或复合多功能硬质合金的产业化提供基础理论支撑。
彭宇强[5](2021)在《固-液掺杂WC-Co硬质合金制备及其显微结构与力学性能研究》文中认为硬质合金是一种通过粉末冶金工艺制备的复合材料,其具有高硬度高耐磨性等优良的性能,被称作“工业的牙齿”。WC-Co硬质合金是目前应用最为广泛的硬质合金之一,因具有优异的综合性能而被应用在开凿、切削、机械加工等工业领域。但是随着工业的高速发展,传统硬质合金逐渐无法满足人们的工艺制造要求。人们通过优化硬质合金的组成成分、微观结构和制备工艺以改善其综合性能。大量研究表明,硬质合金的性能在添加剂的作用下会得到改善。因此,本论文通过一种新型固-液掺杂和SPS工艺制备Y2O3、ZrO2及Mo掺杂WC-Co硬质合金,并且研究了添加剂对硬质合金组织和力学性能的影响。采用XRD、SEM、TEM等测试手段对WC-Co基硬质合金的组成、显微组织、密度、硬度以及断裂韧性进行了分析,主要研究结果如下:(1)通过固-液掺杂和SPS工艺在1150 ℃和50 MPa的压力下成功制备了WC-Co-Y2O3硬质合金。通过固-液掺杂工艺可将Y2O3较为均匀地添加至WC-Co合金粉末中。与未掺杂Y2O3的WC-Co样品相比,1.3 wt.%Y2O3的合金样品的致密度与WC晶粒尺寸并未发生太大变化;维氏硬度和断裂韧性分别为1446.9HV和11.9 MPa·m1/2,在保持硬度不降低的基础上,断裂韧性提升了9.2%。TEM结果表明,Y2O3相和WC相呈半共格结构,增强了相间结合力和断裂韧性。(2)采用固-液掺杂和SPS工艺在1250 ℃和50 MPa的压力下获得了WC-Co-Y2(Zr)O3硬质合金,并研究了Y2(Zr)O3相对WC-Co硬质合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,ZrO2含量为0.15 wt.%的合金样品的维氏硬度和断裂韧性分别为1428.6 HV和12.8 MPa·m1/2,与单独添加Y2O3的样品相比,在保持高硬度的基础上,断裂韧性进一步提升了7.6%。TEM结果表明,Y、Zr和O元素以Y2(Zr)O3化合物的形式存在,与单独添加Y2O3的样品相比,进一步增强了相间结合力和断裂韧性(单独添加Y2O3样品断裂韧性为11.9 MPa·m1/2)。(3)研究了Mo元素对WC-Co硬质合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,通过固-液掺杂工艺可将Y2O3、Mo较为均匀地添加至WC-Co合金粉末中。3 wt.%Mo的合金样品的WC晶粒尺寸有一定的降低;维氏硬度和断裂韧性分别为1584.1 HV和11.8 MPa·m1/2,与单独添加Y2O3的样品相比,在保持断裂韧性的基础上,硬度有一定提升。TEM结果表明,Co相与Mo相的共同作用抑制了W原子在粘结剂中的扩散,在一定程度上降低了晶粒尺寸,提升硬度;同时,在Co相内部Mo原子的存在提升了相内本身的强度,导致WC-Co-Y2O3-Mo硬质合金硬度的提升。
张海东[6](2021)在《镐型截齿多质量特性调控机制与制造工艺研究》文中认为镐型截齿是采煤机和掘进机等煤矿综采综掘设备中直接碎煤破岩的刀具。在采煤掘进作业中,镐型截齿工作条件恶劣复杂,失效现象频繁发生,导致消耗量巨大,严重影响煤矿企业的生产成本和生产效率。为满足煤炭企业生产发展的要求,提升我国镐型截齿的市场竞争力,迫切需要提高镐型截齿的质量,这已成为镐型截齿研究领域的重要研究课题。目前,通过制造工艺入手调控镐型截齿多质量特性的研究还不够透彻,手段不够全面,效果还有待进一步提高。深冷处理技术是常规热处理工艺的延伸和扩展,是一种能显着改善材料力学性能的绿色环保的现代先进制造技术,有着广泛的应用前景。因此,本文以镐型截齿为研究对象,以镐型截齿制造工艺改进为主线,以镐型截齿多质量特性调控为目标,以深冷处理技术为调控手段,探索综合保证镐型截齿多质量特性的调控机制,同时探究深冷处理的影响机理,为提高我国镐型截齿质量水平提供理论和技术支撑。本文的主要研究内容与结论如下:(1)通过分析镐型截齿的用户需求并将其转化为质量特性,识别出镐型截齿关键质量特性为齿头耐磨性、合金头耐磨性、齿头硬度,进而鉴别出镐型截齿制造工艺过程中影响截齿关键质量特性的关键工序为淬火、回火、钎焊。在分析镐型截齿失效形式、失效机理和应对策略的基础上,提出了从制造工艺入手,在镐型截齿关键工序中引入深冷处理技术改进现有工艺,对镐型截齿多质量特性进行调控的新手段。(2)研究了形变热处理对镐型截齿齿体42Cr Mo材料多质量特性的调控机制,发现形变热处理能有效提高齿体材料的硬度和耐磨性,但冲击韧性有所下降,硬度提高了2.5 HRC,耐磨性提高了19.9%,冲击韧性下降1.7 J。另外,探究了形变处理对齿体材料的微观影响机理,即形变热处理使淬火后齿体材料中碳化物细化弥散均匀分布,同时得到细小的回火屈氏体组织,从而使齿体材料的耐磨性提高。(3)系统研究了深冷处理及其工艺参数对镐型截齿齿体42Cr Mo材料多质量特性的调控机制,发现深冷处理在不明显影响齿体材料硬度的情况下,能有效提高齿体材料的耐磨性、冲击韧性和抗弯强度。深冷处理最优调控工艺参数是深冷温度-196°C、深冷时间12 h、深冷次数1次,此时,硬度基本不变,耐磨性、冲击韧性、抗弯强度均得到了显着提高,分别提高23.8%、16.2%、6.1%,实现了齿体材料多质量特性的综合调控。同时研究了深冷处理对齿体材料的磨损机理和冲击断裂机理的影响及深冷处理的微观影响机理。研究发现,磨损机理为磨粒磨损为主,附有轻微粘着磨损和氧化磨损,冲击断裂机理为准解理断裂,表现为脆性断裂。微观影响机理为深冷处理能通过促使齿体材料微观组织碳化物偏聚和碳化物析出增多,从而提高了材料的耐磨性,同时基体相对变软和细小碳化物的弥散分布,使得冲击韧性和抗弯强度增加。(4)系统研究了深冷处理及其工艺参数对镐型截齿齿尖不同钴含量硬质合金材料(YG11C、YG13C、YG15C)的多质量特性调控机制,发现深冷处理可以显着提高硬质合金的显微硬度和耐磨性。深冷处理使YG11C硬质合金显微硬度和耐磨性提高最多,分别提高了71.4 HV和70.3%,YG13C硬度和耐磨性提高最少,分别提高了33.5 HV和35.1%,YG15C硬度和耐磨性提高居中,分别提高了65.7 HV和45.1%,实现了齿尖硬质合金材料多质量特性的有效调控。同时探究了深冷处理对镐型截齿齿尖硬质合金材料的磨损机理和深冷处理的微观影响机理。研究发现,磨损机理为碳化钨相的磨粒磨损及钴相的粘着磨损。微观影响机理为深冷处理能促进硬质合金中α-Co向ε-Co的马氏体转变,从而提高了硬质合金的硬度和耐磨性,硬质合金中钴相的马氏体相变程度越大,其硬度和耐磨性提高也越多,YG类(WC-Co)硬质合金深冷处理后耐磨性提升程度与钴相的α-Co→ε-Co的转变程度相一致。(5)在研究深冷处理对镐型截齿齿体材料和齿尖硬质合金材料的调控机制的基础上,研究了深冷处理及其深冷温度和深冷时间工艺参数对齿体材料和齿尖材料两种异质材料连接而成的镐型截齿多质量特性的调控机制,建立了镐型截齿多质量特性调控新工艺,确立了综合调控镐型截齿多质量特性的深冷处理优化工艺。研究发现,深冷处理在不明显影响硬度和略微降低冲击韧性的情况下,大幅提高了镐型截齿整体的耐磨性。镐型截齿深冷处理优化工艺参数为深冷温度-196°C、深冷时间12 h,此时镐型截齿硬度基本保持不变,冲击韧性仅降低1.5 J·cm-2,耐磨性大幅提高41.6%,实现了镐型截齿多质量特性的有效调控。总之,本文验证了深冷处理工艺调控镐型截齿综合质量特性的有效性,建立了提高镐型截齿综合质量特性的新优化制造工艺,对提高我国镐型截齿质量水平具有重要意义。
江宋然[7](2021)在《纳米晶粒硬质合金GU092的磨削工艺研究》文中研究说明碳化钨晶粒度小于0.2μm的纳米晶粒硬质合金具有非常优越的物理机械性能,被广泛应用于有高耐磨损性、高热稳定性要求的工程领域、难加工材料的加工、凿岩采掘等方面。然而优越的物理机械性能也给纳米晶粒硬质合金的磨削加工带来了难点,如在加工过程中容易产生磨削力过大、砂轮损耗大等缺点。磨削加工是一个高能耗消耗的过程,这与制造业绿色发展的理念产生矛盾冲突,且现阶段对纳米晶粒硬质合金的研究主要集中于材料的制备合成等方面,因此本文以纳米晶粒硬质合金的典型代表GU092为研究对象,对该材料的磨削加工工艺和磨削加工机理进行了研究,下面是对本文主要工作的总结:1.本文对三种材料的硬质合金进行了研究,分别是纳米晶粒硬质合金GU092、亚微米级硬质合金GU20、普通粗晶粒硬质合金YG8。在不同磨削参数下用树脂结合剂金刚石砂轮进行平面磨削加工,并采集磨削实验中的磨削力和功率。分析了磨削参数(即磨削深度ap、工件进给速度vw、砂轮线速度vs)、材料去除率Q’w、单颗磨粒最大未变形切屑厚度hmax、不同碳化钨WC晶粒度对磨削力、磨削力比和磨削比能的影响,采用三元非线性回归法进行影响程度分析并建立了经验公式模型。研究发现,与另外两种硬质合金对比,纳米晶粒硬质合金GU092的磨削力、磨削比能都较小,三种材料的磨削力比相差不大,均在2.5~3.2之间。单位宽度切向F’t和法向磨削力F’n与vs为负相关关系,与ap、vw为正相关关系。磨削三要素对磨削力的影响主次关系依次是:ap>vw>vs。磨削力比以及磨削比能与vs为负相关关系,与ap、vw为正相关关系。磨削三要素对磨削比能的影响主次关系依次是:vw>vs>ap。在材料去除率为固定值时,小切深大进给的磨削组合方式不仅可以降低磨削加工过程中的磨削力,还可以减少能量消耗。另外,将BP神经网络和GA-BP神经网络分别用于预测磨削力,对比结果表明GA-BP神经网络预测磨削力的误差更小,模型更精准。2.通过马尔粗糙度仪、X射线衍射仪测量了磨削加工后工件表面粗糙度、工件表层残余应力数值以及采用扫描电镜对工件表面微观形貌进行观测。分析了磨削三要素、碳化钨晶粒度等对工件表面粗糙度、残余应力、表面微观形貌的影响,结果表明,纳米晶粒硬质合金与其他两种硬质合金相比,纳米晶粒硬质合金的表面粗糙度值、残余应力值都比较小。磨削加工过程以材料脆性去除为主,以塑性去除为辅。表面粗糙度、工件表层残余应力与ap、vw为正相关关系,与vs为负相关关系。磨削用量对加工后的工件表面粗糙度的影响主次关系依次是:vw>vs>ap。与vw、ap为正相关关系,对残余应力的影响程度主次关系依次是:ap>vs>vw。3.考虑磨削加工是一个高能耗的过程,基于灰色关联理论对磨削比能、表面粗糙度、残余应力进行多指标正交优化,采用综合评分法权衡三者之间的关系,得到在实验参数范围内,兼顾表面质量和磨削比能的最优磨削参数组合为ap=25μm,vw=40 mm/s,vs=15 m/s。
陈文涛[8](2020)在《钨钴硬质合金化学机械抛光化学作用机理与抛光液制备研究》文中进行了进一步梳理钨钴硬质合金是目前应用较广的一种刀具材料,钨钴硬质合金刀具表面加工质量对制造业发展有着重要影响。化学机械抛光(CMP:Chemical Mechanism and Polishing)是目前公认的超精密平坦化技术,采用CMP方法抛光钨钴硬质合金材料表面,能够有效地提升其表面质量。CMP由机械与化学两者相互协同作用,其化学作用机理是当前研究的热点问题之一。本文就钨钴硬质合金在不同化学试剂下的化学作用机理开展了较为深入的研究,并在此基础上制备了相应的CMP抛光液。主要研究内容如下:(1)研究了钨钴硬质合金在H2O2、H3PO4、Na2SO4、Na Cl、KOH、KMn O4六种不同腐蚀介质溶液中的化学腐蚀行为。将合金浸泡在上述六种腐蚀介质溶液中,发现:在酸性溶液(H2O2,H3PO4,KMn O4)和中性溶液(Na Cl,Na2SO4)中,硬质相WC作为整个电池的阴极被保护。在硬质相和粘结相的相界处,Co层作为最阳极特征最先腐蚀。当相界处的Co层腐蚀达到临界点时,中间层粘结相γ作为次阳极特征开始腐蚀。其中,在酸性溶液H2O2和H3PO4中腐蚀速度快;在KMn O4溶液中,表面生成了一层较厚的氧化膜,抑制了电偶腐蚀,上述腐蚀过程快速停止;在中性溶液Na Cl和Na2SO4中,腐蚀速度缓慢。在碱性溶液KOH中,Co被钝化,造成粘结相γ电极电位低于WC,使得WC为阳极,γ相为阴极。(2)研究了钨钴硬质合金在上述六种不同化学试剂中的化学作用机理。在H2O2和H3PO4中抛光时,当合金表面Co腐蚀达到临界点时,磨粒施加的应力主要集中于WC颗粒表面,失去粘结相的支撑作用的WC颗粒强度下降,在磨粒的划擦作用和压应力下,较小的WC颗粒被直接脱落,较大的WC颗粒表层破碎成WC晶粒,然后表层被机械去除。在KMn O4溶液中抛光时,主要表现为氧化成膜和机械去膜的交替过程。在中性(Na2SO4,Na Cl)和碱性KOH溶液中抛光时,其化学作用极小,可看作只有机械作用,主要表现为粘结剂Co的挤出,紧接着WC颗粒部分脱落和破碎,但过程十分缓慢。(3)研究了钨钴硬质合金CMP抛光液的组份配置。通过实验及理论分析,选取大小为1μm的Al2O3颗粒作为抛光磨粒,确定抛光液p H值在7左右,选取油酸三乙醇胺C24H47NO4作为抛光液缓蚀剂,硬脂酸钾C17H35COOK作为抛光液表面活性剂。(4)通过正交试验得到了钨钴硬质合金抛光液中磨粒、氧化剂、缓蚀剂、表面活性剂各因素含量的优化配比。抛光液优化后的组份配比为:磨粒浓度17.5wt%、氧化剂浓度15wt%、缓蚀剂浓度0.25wt%、表面活性剂浓度0.3wt%。并通过实验验证了该配比下抛光液的稳定可靠性。
郑治国[9](2020)在《超硬材料表面微织构成形用超精密切割工具与工艺》文中研究说明超硬材料主要是指硬质合金类、氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、立方氮化硼CBN、聚晶金刚石PCD等,超硬材料具有高硬度、高耐磨性,已经广泛应用航空航天、军工、电子工业、机械工业、医疗器材、石材建材、清洁能源等领域。据国内外研究表明表面织构能够有效地减小工件磨损,提高加工精度以及表面光洁度。针对传统切削方法直接制备超硬材料表面微织构存在生产效率低、表面形貌较差等问题,本文提出采用超薄金刚石砂轮切割片对YG20硬质合金、氧化铝陶瓷及其表面微织构进行高速精密切割加工。研究不同工艺参数对其加工质量的影响,这为超硬材料的加工提供了新的加工方法和基础的试验参数。本文主要研究工作如下:(1)首先结合超硬材料表面去除的强度理论分析其表面去除机理,其次分析单颗磨粒划切超硬材料切割机理,确定其划切运动轨迹为抛物线。最后对刀具性能进行表征,得知金属结合剂除碳元素外铜锡元素比例为5:1,金属基划片微观形貌清晰,并且单颗金刚石磨粒完整。(2)以YG20硬质合金为研究对象,通过不同类型结合剂刀具和不同工艺参数,首先对硬质合金板进行切割,正交切割试验得出最佳工艺参数组合为主轴转速25000r/min,切割深度0.1mm,进给速度6mm/s。其次进行YG20表面织构的切割研究,依据最佳工艺参数组合研究单因素改变的情况下精密划片机主轴电机最大电流值、切割温度、刀具损耗、表面粗糙度等来探究对切割表面质量的影响,其中保持冷却水流量不变。(3)以氧化铝陶瓷为研究对象,结合金属基、树脂基划片和不同工艺参数,首先对氧化铝陶瓷板进行切割,通过正交试验和验证试验分析得到最佳工艺参数组合为主轴转速25000r/min,切割深度0.2mm,进给速度8mm/s。其次对氧化铝陶瓷表面织构进行切割,以氧化铝陶瓷板优方案为基础,研究单因素变化时不同工艺参数对氧化铝陶瓷表面织构切割质量的影响。(4)对硬质合金和氧化铝陶瓷进行单颗金刚石磨粒仿真,可以得出接触表面的残余应力以及切割力随着磨粒顶锥角和切割深度的变化有所不同,氧化铝陶瓷仿真残余应力、切割力较高;同一状态下切割力的变化规律与单刀分度切割时主轴电机电流值的变化相仿,符合实验规律。(5)对切割后金属结合剂切割片磨粒表面出刃情况进行系统分析,得知表面出刃情况良好,金刚石磨粒把持力大,磨削过程中极少数出现脱落现象,发挥了其切削的优良性能,磨削过程稳定。
易正翼[10](2020)在《无粘结相(W,Mo)C/Al2O3/La2O3材料的制备及其微织构摩擦磨损性能研究》文中研究说明为了改善传统硬质合金粘结相易氧化、磨损和提高刀具的切削性能,本文采用低温燃烧法制备前驱体粉末,经过碳还原获得(W,Mo)C/Al2O3/La2O3复合粉末,利用等离子烧结制备无粘结相(W,Mo)C/Al2O3/La2O3硬质合金材料。研究了烧结温度对材料微观组织和力学性能的影响,分析了微织构参数、载荷和速率对材料摩擦磨损性能的影响,分析了其磨损机理。主要研究内容与结论如下:(1)以钨酸铵、钼酸铵、硝酸铝和硝酸镧为原材料,采用低温燃烧法制备氧化物前驱体粉末,通过碳还原获得超细(W,Mo)C/Al2O3/La2O3复合粉末,在1500-1800℃等离子烧结制备(W,Mo)C/Al2O3/La2O3刀具材料。研究了硝酸盐、尿素和葡萄糖的含量对粉末形貌和性能的影响,优化其配比,考察了烧结工艺对材料微观组织和力学性能的影响,分析其强韧化机制。结果表明,硝酸盐和尿素的最佳摩尔配比为1∶2,硝酸盐和葡萄糖的最佳摩尔配比为1∶0.5,加入葡萄糖后颗粒尺寸减小了0.28μm,比表面积提高了75.64%。材料的致密度、硬度和抗弯强度在1600℃时达到最佳,分别为98.45%,2202HV和1203MPa,断裂韧性在1500℃时为7.52MPa·m1/2,强韧化机制主要为第二相强化。微观组织细小分布均匀,晶粒尺寸约为1-2μm。(2)以Si3N4陶瓷球为对磨件,研究了常温下微织构参数、载荷和速率对(W,Mo)C/Al2O3/La2O3材料摩擦系数和磨损率的影响,探究其磨损机理。结果表明,最佳微织构参数为间距110μm和宽20μm,材料摩擦系数和磨损率较低,主要是微织构储存磨屑,延缓了基体表面的磨损。材料的磨损机理主要以磨粒磨损、粘结磨损和扩散磨损为主。(3)研究了不同温度下圆形微织构(W,Mo)C/Al2O3/La2O3刀具材料的摩擦磨损性能,考察了其高温摩擦磨损机理。结果表明,(W,Mo)C/Al2O3/La2O3刀具材料的高温摩擦系数随着摩擦速率的增大而减小,磨损率则先上升后下降。与无微织构(W,Mo)C/Al2O3/La2O3刀具材料相比较,无微织构刀具材料的摩擦系数、磨损率明显高于微织构刀具材料,主要是刀具材料表面微织构能降低高温摩擦带来的剪切应力和储存摩擦产生的部分磨屑,从而减小材料的高温摩擦系数和磨损率,磨损形式主要为磨粒磨损、疲劳磨损、粘结磨损、氧化磨损,而无微织构刀具材料磨损形式主要是磨粒磨损、氧化磨损和塑性变形。比较了圆形微织构(W,Mo)C/Al2O3/La2O3材料和WC-10Co材料在200℃-600℃下的高温摩擦磨损性能,发现(W,Mo)C/Al2O3/La2O3材料的摩擦系数与磨损率均低于WC-10Co,主要是(W,Mo)C/Al2O3/La2O3基刀具材料的硬度较高和无粘结相,而WC-10Co材料表面存在明显氧化,Co相的析出和软化降低了材料的耐磨性能。
二、硬质合金材料的应用与发展(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、硬质合金材料的应用与发展(论文提纲范文)
(1)SiCw增韧增强硬质合金刀具制备及切削性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 硬质合金制备工艺 |
1.2.1 混料球磨和压制成型 |
1.2.2 烧结工艺 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 硬质合金材料研究现状 |
1.3.2 SiCw的增韧增强机理研究现状 |
1.4 本课题研究内容 |
1.5 本章小结 |
第2章 SiCw对再生硬质合金组织结构与性能的影响 |
2.1 不同SiCw含量的再生硬质合金的制备 |
2.1.1 原始粉末 |
2.1.2 实验所用化学试剂 |
2.1.3 制备工艺 |
2.1.4 测试与分析方法 |
2.2 SiCw含量对再生硬质合金微观结构的影响 |
2.2.1 SiCw含量对再生硬质合金晶粒尺寸的影响 |
2.2.2 SiCw含量对再生硬质合金相组成的影响 |
2.3 SiCw含量对再生硬质合金物理性能的影响 |
2.3.1 SiCw含量对再生硬质合金钴磁和矫顽磁力的影响 |
2.3.2 SiCw含量对再生硬质合金密度的影响 |
2.4 SiCw含量对再生硬质合金力学性能的影响 |
2.4.1 SiCw含量对再生硬质合金硬度和抗弯强度的影响 |
2.4.2 SiCw含量对再生硬质合金断裂韧性的影响 |
2.5 SiCw对再生硬质合金的增韧增强机理分析 |
2.5.1 增强机理分析 |
2.5.2 增韧机理分析 |
2.6 SiCw含量对再生硬质合金摩擦磨损性能的影响 |
2.6.1 SiCw含量对再生硬质合金摩擦系数的影响 |
2.6.2 磨损机理分析 |
2.7 本章小结 |
第3章 SiCw含量对钢结硬质合金组织结构与性能的影响 |
3.1 实验方案 |
3.1.1 实验原料 |
3.1.2 粘结相的确定 |
3.1.3 组分配比 |
3.1.4 制备工艺 |
3.1.5 性能检测与分析方法 |
3.2 SiCw含量对Ti C基钢结硬质合金微观结构的影响 |
3.2.1 SiCw含量对Ti C基钢结硬质合金晶粒尺寸的影响 |
3.2.2 SiCw含量对Ti C基钢结硬质合金相组成的影响 |
3.3 SiCw含量对Ti C基钢结硬质合金物理性能的影响 |
3.3.1 SiCw含量对Ti C基钢结硬质合金铁磁的影响 |
3.3.2 SiCw含量对Ti C基钢结硬质合金密度的影响 |
3.4 SiCw含量对Ti C基钢结硬质合金力学性能的影响 |
3.4.1 SiCw含量对Ti C基钢结硬质合金硬度和抗弯强度的影响 |
3.4.2 SiCw含量对Ti C基钢结硬质合金断裂韧性的影响 |
3.5 SiCw对 Ti C基钢结硬质合金增韧增强机理分析 |
3.5.1 增强机理分析 |
3.5.2 增韧机理分析 |
3.6 SiCw含量对Ti C基钢结硬质合金摩擦磨损性能的影响 |
3.6.1 SiCw含量对Ti C基钢结硬质合金摩擦系数的影响 |
3.6.2 磨损机理分析 |
3.7 本章小结 |
第4章 SiCw增韧增强硬质合金刀具的切削性能研究 |
4.1 实验方案 |
4.1.1 实验条件 |
4.1.2 切削参数的确定 |
4.2 再生硬质合金刀具切削40Cr的切削性能 |
4.2.1 切削速度对切削性能的影响 |
4.2.2 切削深度对切削性能的影响 |
4.2.3 刀具寿命及磨损机制分析 |
4.3 Ti C基钢结硬质合金刀具切削AC9B的切削性能 |
4.3.1 切削速度对切削性能的影响 |
4.3.2 切削深度对切削性能的影响 |
4.3.3 刀具寿命及磨损机制分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间主要科研成果 |
(2)电磁耦合处理强化YG8硬质合金刀具车削TC4钛合金磨损性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 课题来源与背景及研究意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题背景及研究意义 |
1.2 硬质合金刀具发展与现状 |
1.2.1 典型硬质合金的分类与用途 |
1.2.2 常见刀具强化技术概况 |
1.3 钛合金研究现状 |
1.3.1 钛合金的性能及用途 |
1.3.2 钛合金的切削加工性能 |
1.3.3 钛合金辅助切削加工技术概况 |
1.4 电磁耦合处理技术研究现状 |
1.4.1 电场处理研究现状 |
1.4.2 磁场处理研究现状 |
1.4.3 电磁耦合处理技术发展现状 |
1.5 本文主要研究内容及思路 |
2 实验方法与检测手段 |
2.1 电磁耦合处理实验 |
2.1.1 电磁处理系统 |
2.1.2 电磁处理实验方案 |
2.2 车削试验方案 |
2.2.1 机床、刀具与工件 |
2.2.2 加工方案的确定 |
2.2.3 切削力信号采集 |
2.2.4 切削温度信号采集 |
2.2.5 刀具磨损量采集 |
2.3 检测手段 |
2.3.1 刀具显微硬度与断裂韧性 |
2.3.2 刀具导热系数 |
2.3.3 摩擦系数 |
2.3.4 微观检测 |
2.3.5 工件表面粗糙度 |
3 电磁耦合处理对刀具切削行为的影响 |
3.1 刀具耐用度 |
3.2 切削力 |
3.3 切削热 |
3.3.1 切削温度仿真 |
3.3.2 切削温度实验 |
3.4 表面粗糙度 |
3.5 本章小结 |
4 电磁耦合处理对刀具理化性能的影响 |
4.1 力学性能影响 |
4.2 摩擦系数影响 |
4.2.1 后刀面“刀具-工件”摩擦系数 |
4.2.2 前刀面“刀具-切屑”摩擦系数 |
4.3 导热性能 |
4.3.1 传热理论分析 |
4.3.2 切削传热仿真 |
4.4 抗氧化性能 |
4.5 本章小结 |
5 电磁耦合处理对刀具磨损性能的影响 |
5.1 刀具磨损形式分析 |
5.2 刀具磨损性能分析 |
5.2.1 粘结磨损 |
5.2.2 扩散磨损 |
5.2.3 氧化磨损 |
5.3 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者在读期间科研成果简介 |
致谢 |
(3)选区激光熔化制备WC-Co硬质合金组织形貌及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 引言 |
1.1 增材制造 |
1.2 选区激光熔化 |
1.3 3D打印粉末预处理 |
1.4 硬质合金SLM成形 |
1.4.1 硬质合金 |
1.4.2 硬质合金增材制造研究 |
1.5 SLM制备硬质合金的国内外研究进展 |
1.6 本课题的研究研究意义及研究内容 |
1.6.1 本课题的研究意义 |
1.6.2 本课题的研究内容 |
2 试验材料、设备与方法 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验设备 |
2.3 试验方法 |
2.3.1 SLM成形WC-12Co硬质合金复合材料 |
2.3.2 在304L不锈钢基板上SLM成形WC-12Co硬质合金 |
2.3.3 在WC-20Co 硬质合金基板上SLM成形WC-12Co 硬质合金 |
2.4 组织与性能表征 |
2.4.1 X射线衍射 |
2.4.2 显微组织分析 |
2.4.3 机械性能分析 |
2.4.4 耐磨性分析 |
2.4.5 耐腐蚀性分析 |
3 304L基板上SLM工艺参数对WC-12Co显微组织及性能影响 |
3.1 SLM制备WC-Co硬质合金物相分析 |
3.2 SLM制备WC-Co硬质合金显微组织的影响 |
3.2.1 SLM制备WC-Co硬质合金横截面显微组织 |
3.2.2 SLM制备WC-Co硬质合金纵截面显微组织 |
3.3 SLM制备WC-Co硬质合金力学性能的影响 |
3.3.1 SLM制备WC-Co硬质合金试样洛氏硬度 |
3.3.2 SLM制备WC-Co硬质合金三点抗弯断裂强度与断口形貌 |
3.4 SLM制备WC-Co硬质合金摩擦磨损性能的影响 |
3.5 SLM制备WC-Co硬质合金耐蚀性能的影响 |
3.5.1 硫酸介质中SLM制备WC-Co硬质合金的耐蚀性能 |
3.5.2 氢氧化钠介质中SLM制备WC-Co硬质合金的耐蚀性能 |
3.6 小结 |
4 WC-20Co基板上SLM工艺参数对WC-12Co显微组织及性能影响 |
4.1 SLM制备WC-Co硬质合金物相分析 |
4.2 SLM制备WC-Co硬质合金显微组织的影响 |
4.2.1 SLM制备WC-Co硬质合金横截面显微组织 |
4.2.2 SLM制备WC-Co硬质合金纵截面显微组织 |
4.3 SLM制备WC-Co硬质合金力学性能的影响 |
4.3.1 SLM制备WC-Co硬质合金试样洛氏硬度 |
4.3.2 SLM制备WC-Co硬质合金三点抗弯断裂强度与断口形貌 |
4.4 SLM制备WC-Co硬质合金摩擦磨损性能的影响 |
4.5 SLM制备WC-Co硬质合金耐蚀性能的影响 |
4.5.1 硫酸介质中SLM制备WC-Co硬质合金的耐蚀性能 |
4.5.2 氢氧化钠介质中SLM制备WC-Co硬质合金的耐蚀性能 |
4.6 小结 |
5 不同基板对SLM制备WC-12Co硬质合金显微组织及性能影响 |
5.1 不同基板对SLM成形合金显微组织的影响 |
5.2 不同基板对SLM成形合金力学性能的影响 |
5.3 不同基板对SLM成形合金耐腐蚀性的影响 |
5.4 小结 |
6 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
致谢 |
(4)硬质合金SLM打印过程的数值模拟及微观机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 SLM增材制造技术的国内外研究现状 |
1.2.2 SLM打印过程的仿真模拟国内外研究现状 |
1.3 硬质合金SLM打印研究仍然存在的主要问题分析 |
1.4 SLM硬质合金研究技术路线 |
1.5 本论文的研究目标、意义与内容 |
第二章 实验方法与仿真模拟理论基础 |
2.1 引言 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 SLM打印实验 |
2.2.2 致密度测试 |
2.2.3 XRD物相 |
2.2.4 微观结构与成分分析 |
2.2.5 硬度测试 |
2.2.6 室温抗压强度测试 |
2.2.7 摩擦磨损性能测试 |
2.3 数值模拟理论基础 |
2.3.1 SLM过程中硬质合金对激光能量的吸收 |
2.3.2 硬质合金粉体对激光能量的传递与吸收 |
2.3.3 SLM成形过程温度场 |
2.4 本章小结 |
第三章 WC-Co硬质合金SLM打印工艺优化 |
3.1 引言 |
3.2 激光扫描策略 |
3.3 WC-20Co的SLM工艺优化 |
3.3.1 试验参数设计及方差分析 |
3.3.2 工艺模型优化及响应曲面 |
3.4 WC-32Co的SLM工艺优化 |
3.4.1 试验参数设计及方差分析 |
3.4.2 工艺模型优化及相应曲面 |
3.5 本章小结 |
第四章 SLM硬质合金微观结构特征及晶粒粗化机理 |
4.1 引言 |
4.2 实验过程与有限元仿真模拟 |
4.2.1 实验过程 |
4.2.2 温度场模拟的有限元模型 |
4.3 物相与成分分析 |
4.4 微观结构与晶粒分析 |
4.5 WC晶粒形貌与粗化机理 |
4.5.1 WC晶粒形貌 |
4.5.2 WC晶粒粗化机理 |
4.6 本章小结 |
第五章 SLM液相烧结池特征及烧结机制研究 |
5.1 引言 |
5.2 液相烧结池模型的建立与验证 |
5.2.1 FEM模拟的计算域粉床 |
5.2.2 传热与流体流动模拟 |
5.2.3 边界条件 |
5.2.4 液相烧结池模型的验证 |
5.3 激光工艺参数对WC-20Co液相烧结池特征的影响 |
5.3.1 激光工艺参数对WC-20Co液相烧结池形貌的影响 |
5.3.2 激光工艺参数对WC-20Co液相烧结池热行为的影响 |
5.3.3 激光工艺参数对WC-20Co的液相存在时间影响 |
5.4 激光工艺参数对WC-32Co液相烧结池特征的影响 |
5.4.1 激光工艺参数对WC-32Co液相烧结池形貌的影响 |
5.4.2 激光工艺参数对WC-32Co液相烧结池热行为的影响 |
5.4.3 激光工艺参数对WC-32Co液相存在时间的影响 |
5.5 液相烧结池流体动力学分析 |
5.6 致密化机理 |
5.7 本章小结 |
第六章 SLM硬质合金微观组织结构演变规律 |
6.1 引言 |
6.2 SLM工艺的描述 |
6.3 仿真模拟计算结果与讨论 |
6.3.1 激光能量密度对液相烧结池温度场与速度场的影响 |
6.3.2 激光能量密度对冷却速率和液相存在时间的影响 |
6.3.3 WC颗粒重排机制 |
6.4 实际微观组织结构表征与验证 |
6.4.1 WC-20Co的微观组织结构 |
6.4.2 WC-32Co的微观组织结构 |
6.5 WC-Co复合粉体—实体微观组织结构演变规律 |
6.6 本章小结 |
第七章 烧结方法对硬质合金力学性能影响的对比研究 |
7.1 引言 |
7.2 烧结方法对硬质合金力学性能的影响 |
7.2.1 实验材料 |
7.2.2 制备工艺 |
7.2.3 显微结构及力学性能表征方法 |
7.3 实验结果与讨论 |
7.3.1 微观结构 |
7.3.2 力学性能 |
7.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的主要论文 |
攻读博士学位期已经授权的主要专利 |
致谢 |
(5)固-液掺杂WC-Co硬质合金制备及其显微结构与力学性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 硬质合金简介 |
1.1.1 硬质合金发展历史 |
1.1.2 硬质合金分类 |
1.1.3 硬质合金的国内外研究现状 |
1.2 WC-Co硬质合金的制备 |
1.2.1 硬质合金复合粉末的制备 |
1.2.2 硬质合金烧结 |
1.3 硬质合金添加剂简介 |
1.4 论文研究目的、意义及内容 |
第二章 实验材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验设备 |
2.2.1 超声波清洗机 |
2.2.2 磁力搅拌器 |
2.2.3 鼓风干燥箱 |
2.2.4 高温管式气氛炉 |
2.2.5 放电等离子烧结炉 |
2.3 测试方法 |
2.3.1 致密度 |
2.3.2 硬度 |
2.3.3 断裂韧性 |
2.3.4 X射线衍射分析 |
2.3.5 扫描电镜形貌分析 |
2.3.6 透射电镜形貌分析 |
2.4 实验方案 |
第三章 固-液掺杂和SPS制备Y_2O_3添加WC-Co硬质合金的组织和力学性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验 |
3.2.1 材料制备 |
3.2.2 样品的表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 WC基复合材料表征 |
3.3.2 WC基合金性能研究 |
3.4 本章小结 |
第四章 ZrO_2对WC-Co-Y_2O_3硬质合金组织和力学性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 实验 |
4.2.1 材料制备 |
4.2.2 样品表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 WC基复合材料表征 |
4.3.2 WC基合金性能研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 Mo元素对WC-Co-Y_2O_3硬质合金的组织和力学性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 实验 |
5.2.1 材料制备 |
5.2.2 样品表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 WC基复合材料表征 |
5.3.2 WC基合金性能研究 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
(6)镐型截齿多质量特性调控机制与制造工艺研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源、研究背景及意义 |
1.2 镐型截齿制造工艺研究现状 |
1.2.1 镐型截齿材料 |
1.2.2 镐型截齿表面处理 |
1.2.3 镐型截齿制造工艺 |
1.3 深冷处理技术研究现状 |
1.3.1 深冷处理技术概述 |
1.3.2 合金钢深冷处理研究现状 |
1.3.3 硬质合金深冷处理研究现状 |
1.4 研究目标、内容和方法及论文框架 |
1.4.1 研究目标 |
1.4.2 研究内容 |
1.4.3 研究方法 |
1.4.4 论文框架 |
第二章 镐型截齿多质量特性调控机制理论研究 |
2.1 镐型截齿关键质量特性确定 |
2.1.1 镐型截齿用户需求分析 |
2.1.2 镐型截齿质量特性分析 |
2.1.3 镐型质量关键质量特性 |
2.2 镐型截齿关键工序识别 |
2.3 镐型截齿失效与对策分析 |
2.4 镐型截齿多质量特性调控机制 |
2.5 本章小结 |
第三章 镐型截齿齿体材料多质量特性调控制造工艺研究 |
3.1 材料与试验方法 |
3.1.1 试验材料 |
3.1.2 工艺试验方案 |
3.1.3 质量特性测试 |
3.1.4 微观组织观测 |
3.2 形变热处理对齿体材料质量特性的调控机制 |
3.2.1 形变热处理对齿体材料硬度的调控机制 |
3.2.2 形变热处理对齿体材料耐磨性的调控机制 |
3.2.3 形变热处理对齿体材料冲击韧性的调控机制 |
3.2.4 形变热处理对齿体材料综合质量特性的调控机制 |
3.3 形变热处理对齿体材料磨痕形貌、断口形貌和微观组织的影响 |
3.3.1 磨痕形貌分析 |
3.3.2 断口形貌分析 |
3.3.3 微观组织分析 |
3.3.4 XRD物相分析 |
3.3.5 微观影响机理 |
3.4 深冷处理对齿体材料质量特性的调控机制 |
3.4.1 深冷处理对齿体材料硬度的调控机制 |
3.4.2 深冷处理对齿体材料耐磨性的调控机制 |
3.4.3 深冷处理对齿体材料冲击韧性的调控机制 |
3.4.4 深冷处理对齿体材料抗弯强度的调控机制 |
3.4.5 深冷处理对齿体材料综合质量特性的调控机制 |
3.5 深冷处理对齿体材料磨痕形貌、断口形貌与微观组织的影响 |
3.5.1 磨痕形貌分析 |
3.5.2 断口形貌分析 |
3.5.3 微观组织分析 |
3.5.4 XRD物相分析 |
3.6 深冷处理对齿体材料的微观影响机理 |
3.7 本章小结 |
第四章 镐型截齿齿尖材料多质量特性调控制造工艺研究 |
4.1 材料与试验方法 |
4.1.1 试验材料 |
4.1.2 工艺试验方案 |
4.1.3 质量特性测试 |
4.1.4 微观组织观测 |
4.2 深冷处理对齿尖硬质合金材料质量特性的调控机制 |
4.2.1 深冷处理对齿尖硬质合金材料显微硬度的调控机制 |
4.2.2 深冷处理对齿尖硬质合金材料耐磨性的调控机制 |
4.2.3 深冷处理对齿尖硬质合金材料综合质量特性的调控机制 |
4.3 深冷处理对齿尖硬质合金材料微观组织及磨痕形貌的影响 |
4.3.1 微观组织分析 |
4.3.2 磨痕形貌分析 |
4.3.3 XRD物相分析 |
4.4 深冷处理对齿尖硬质合金材料的微观影响机理 |
4.5 本章小结 |
第五章 镐型截齿多质量特性调控制造工艺研究 |
5.1 材料与试验方法 |
5.1.1 工艺试验方案 |
5.1.2 割岩试验研究 |
5.1.3 质量特性测试 |
5.2 深冷处理对截齿多质量特性的调控机制 |
5.2.1 深冷处理对截齿硬度的调控机制 |
5.2.2 深冷处理对截齿耐磨性的调控机制 |
5.2.3 深冷处理对截齿冲击韧性的调控机制 |
5.2.4 深冷处理对截齿综合质量特性的调控机制 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 创新点 |
6.3 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间的学术成果 |
(7)纳米晶粒硬质合金GU092的磨削工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号物理含义表 |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 硬质合金的磨削加工特点 |
1.2.2 磨削硬质合金的磨削力和磨削比能研究现状 |
1.2.3 磨削硬质合金的残余应力研究现状 |
1.2.4 磨削硬质合金的表面粗糙度研究现状 |
1.3 课题研究内容 |
1.4 论文项目来源 |
第二章 磨削工艺实验方案 |
2.1 试验材料及性能 |
2.2 磨削实验平台介绍 |
2.2.1 精密平面磨床 |
2.2.2 树脂结合剂金刚石砂轮 |
2.3 数据采集设备 |
2.4 实验方案设计 |
2.5 本章小结 |
第三章 纳米晶粒硬质合金的磨削力和磨削比能 |
3.1 磨削力的特征 |
3.1.1 单位宽度磨削力与磨削深度的关系 |
3.1.2 单位宽度磨削力与工件进给速度的关系 |
3.1.3 单位宽度磨削力与砂轮线速度的关系 |
3.1.4 单位宽度磨削力与材料去除率的关系 |
3.1.5 单位宽度磨削力与当量磨削厚度的关系 |
3.1.6 单位宽度磨削力与磨削用量的关系 |
3.1.7 单位宽度磨削力和WC晶粒度的关系 |
3.1.8 单位宽度切向磨削力和法向磨削力的关系 |
3.2 磨削力比的特征 |
3.2.1 磨削力比和磨削用量的关系 |
3.2.2 磨削力比和材料去除率的关系 |
3.2.3 磨削力比和当量磨削厚度的关系 |
3.3 磨削比能的特征 |
3.3.1 磨削比能和磨削用量的关系 |
3.3.2 磨削比能和WC晶粒度的关系 |
3.3.3 磨削比能和最大未变形切屑厚度的关系 |
3.3.4 材料去除率与磨削比能的关系 |
3.4 磨削力预测 |
3.4.1 BP神经网络算法 |
3.4.2 BP神经网络模型的构建 |
3.4.3 GA-BP神经网络算法 |
3.4.4 磨削力预测模型的误差分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 磨削表面质量研究 |
4.1 表面微观形貌观测 |
4.2 表面粗糙度 |
4.2.1 磨削深度对表面粗糙度的影响 |
4.2.2 工件进给速度对表面粗糙度的影响 |
4.2.3 砂轮线速度对表面粗糙度影响 |
4.2.4 WC晶粒度对表面粗糙度的影响 |
4.2.5 磨削用量对表面粗糙度的影响 |
4.3 残余应力 |
4.3.1 磨削深度对残余应力的影响 |
4.3.2 工件进给速度对残余应力的影响 |
4.3.3 砂轮线速度对残余应力的影响 |
4.3.4 磨削用量对残余应力的影响 |
4.3.5 WC晶粒度对残余应力的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 磨削表面质量与磨削比能多指标优化 |
5.1 灰色关联分析与多指标优化阐述 |
5.2 灰色关联理论计算 |
5.3 多指标正交优化 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(8)钨钴硬质合金化学机械抛光化学作用机理与抛光液制备研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 课题来源 |
1.3 钨钴硬质合金加工研究现状 |
1.3.1 钨钴硬质合金材料性能 |
1.3.2 钨钴硬质合金加工现状 |
1.4 化学机械抛光研究现状 |
1.4.1 化学机械抛光化学作用机理研究现状 |
1.4.2 化学机械抛光抛光液研究现状 |
1.5 目前存在的主要问题 |
1.6 研究目标及内容 |
第2章 钨钴硬质合金化学腐蚀行为研究 |
2.1 钨钴硬质合金组织结构与表征 |
2.1.1 钨钴硬质合金组织结构 |
2.1.2 钨钴硬质合金组织结构表征 |
2.2 钨钴硬质合金的化学性能 |
2.2.1 钴和碳化钨的化学性能 |
2.2.2 钨钴硬质合金的化学性能 |
2.3 钨钴硬质合金化学腐蚀行为 |
2.3.1 腐蚀实验 |
2.3.2 腐蚀速率 |
2.3.3 表面形貌分析 |
2.3.4 XRD衍射分析 |
2.3.5 微观组织和表面元素分析 |
2.3.6 XPS分析 |
2.3.7 腐蚀机理分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 钨钴硬质合金CMP化学作用机理研究 |
3.1 钨钴硬质合金CMP加工原理 |
3.2 钨钴硬质合金CMP实验 |
3.2.1 实验条件及工艺参数 |
3.2.2 实验结果与分析 |
3.3 钨钴硬质合金CMP化学作用机理 |
3.3.1 酸性环境 |
3.3.2 中性和碱性环境 |
3.4 本章小结 |
第4章 钨钴硬质合金CMP抛光液的制备与优化 |
4.1 磨粒的选择 |
4.1.1 磨粒种类 |
4.1.2 磨粒尺寸 |
4.2 pH值的选择 |
4.2.1 实验条件及工艺参数 |
4.2.2 实验结果与分析 |
4.3 缓蚀剂的选择 |
4.3.1 缓蚀剂的类别及作用 |
4.3.2 缓蚀剂的确定 |
4.4 表面活性剂的选择 |
4.4.1 表面活性剂的类别及作用 |
4.4.2 表面活性剂的确定 |
4.5 抛光液组份含量优化实验 |
4.5.1 正交试验设计 |
4.5.2 正交试验安排 |
4.6 抛光液组份含量优化结果分析 |
4.6.1 极差分析 |
4.6.2 方差分析 |
4.7 抛光液组份含量优化结果确定 |
4.7.1 优化抛光液含量配比实验验证 |
4.7.2 抛光液稳定可靠性分析 |
4.8 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
硕士期间发表成果以及参与项目 |
(9)超硬材料表面微织构成形用超精密切割工具与工艺(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 论文的选题背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 硬质合金的研究与应用 |
1.2.2 氧化铝陶瓷的研究与现状 |
1.2.3 表面织构现状 |
1.2.4 超硬材料表面织构加工工艺研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
第2章 超硬材料表面去除机理及检测仪器 |
2.1 超硬材料表面去除机理 |
2.1.1 磨粒切削过程的三个阶段 |
2.1.2 超硬材料表面去除力学模型 |
2.2 单颗磨粒划切超硬材料切割机理 |
2.2.1 单颗磨粒划切超硬材料几何模型的建立 |
2.2.2 单个磨粒划切超硬材料的运动轨迹 |
2.2.3 超硬材料加工时的磨粒数分析 |
2.3 超薄金刚石砂轮切割片的分析 |
2.3.1 金属基砂轮切割片的制备 |
2.3.2 金刚石砂轮切割片特性分析 |
2.3.3 切割片的微观形貌观察 |
2.4 试验设备及检测仪器 |
2.4.1 精密划片机技术指标 |
2.4.2 观察检测设备 |
2.5 本章小结 |
第3章 YG20硬质合金材料表面织构超精密切割试验 |
3.1 试验方案及工艺参数选择 |
3.2 YG20硬质合金板试切割试验研究 |
3.2.1 硬质合金板试切割正交试验因素及水平规划 |
3.2.2 硬质合金板试切割正交试验结果分析 |
3.3 硬质合金表面织构切割工艺试验 |
3.3.1 硬质合金表面织构试件的制备与分析 |
3.3.2 硬质合金表面织构切割工艺试验结果分析 |
3.4 YG20硬质合金单颗粒金刚石磨粒切割仿真分析 |
3.4.1 仿真建模 |
3.4.2 仿真结果分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 氧化铝陶瓷材料表面织构超精密切割试验 |
4.1 氧化铝陶瓷板试切割试验 |
4.1.1 氧化铝陶瓷板试切割正交试验因素及水平规划 |
4.1.2 氧化铝陶瓷板试切割试验结果分析 |
4.2 氧化铝陶瓷表面织构切割工艺试验结果分析 |
4.3 氧化铝陶瓷单颗粒金刚石磨粒切割仿真分析 |
4.3.1 仿真建模 |
4.3.2 仿真结果分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
在学研究成果 |
致谢 |
(10)无粘结相(W,Mo)C/Al2O3/La2O3材料的制备及其微织构摩擦磨损性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 传统硬质合金研究现状 |
1.2.1 传统硬质合金制备方法 |
1.2.2 传统硬质合金烧结方式 |
1.3 无粘结相硬质合金的研究进展 |
1.3.1 纯WC硬质合金 |
1.3.2 复合无粘结相硬质合金 |
1.4 国内外硬质合金摩擦磨损研究 |
1.4.1 国外刀具摩擦磨损研究 |
1.4.2 国内刀具摩擦磨损研究 |
1.5 硬质合金表面微织构研究 |
1.6 研究目的及内容 |
1.6.1 研究目的 |
1.6.2 研究内容 |
第二章 实验材料与方法 |
2.1 实验材料及设备 |
2.2 实验方法原理 |
2.3 烧结工艺 |
2.4 (W,Mo)C/Al_2O_3/La_2O_3 力学性能的测定 |
2.4.1 密度测试 |
2.4.2 维氏硬度测试 |
2.4.3 抗弯强度测试 |
2.4.4 断裂韧性测试 |
2.5 摩擦磨损试验方法 |
2.5.1 表面微织构加工 |
2.5.2 常温微织构摩擦磨损试验 |
2.5.3 高温微织构摩擦磨损试验 |
2.6 摩擦磨损性能表征方法 |
2.6.1 摩擦系数 |
2.6.2 磨损率 |
2.6.3 摩擦材料物相分析与形貌观察 |
第三章 (W,Mo)C/Al_2O_3/La_2O_3 硬质合金的制备及力学性能 |
3.1 不同硝酸盐尿素配比对前驱体粉末的影响 |
3.2 不同硝酸盐葡萄糖配比对前驱体粉末的影响 |
3.3 (W,Mo)C/Al_2O_3/La_2O_3 粉末的形貌分析 |
3.4 (W,Mo)C/Al_2O_3/La_2O_3 粉末的烧结性能 |
3.5 本章总结 |
第四章 表面微织构(W,Mo)C/Al_2O_3/La_2O_3 硬质合金的常温摩擦磨损性能 |
4.1 微织构参数对(W,Mo)C基材料摩擦磨损性能的影响 |
4.1.1 微织构参数对(W,Mo)C基材料摩擦系数的影响 |
4.1.2 微织构参数对(W,Mo)C基材料磨损率的影响 |
4.2 载荷和速率对圆形微织构(W,Mo)C/Al_2O_3/La_2O_3摩擦磨损性能的影响 |
4.2.1 摩擦系数与磨损率 |
4.2.2 磨损机理分析 |
4.3 载荷和速率对直条微织构(W,Mo)C/Al_2O_3/La_2O_3摩擦磨损性能的影响 |
4.3.1 摩擦系数与磨损率 |
4.3.2 磨损机理分析 |
4.4 载荷和速率对(W,Mo)C/Al_2O_3/La_2O_3 无微织构摩擦磨损性能的影响 |
4.4.1 摩擦系数与磨损率 |
4.4.2 磨损机理分析 |
4.5 本章总结 |
第五章 表面微织构(W,Mo)C/Al_2O_3/La_2O_3 硬质合金的高温摩擦磨损性能 |
5.1 圆形微织构(W,Mo)C/Al_2O_3/La_2O_3 的高温摩擦磨损 |
5.1.1 摩擦系数与磨损率 |
5.1.2 磨损机理分析 |
5.2 无微织构(W,Mo)C/Al_2O_3/La_2O_3 材料的高温摩擦磨损 |
5.2.1 摩擦系数与磨损率 |
5.2.2 磨损机理分析 |
5.3 圆形微织构(W,Mo)C/Al_2O_3/La_2O_3和WC-10Co的高温摩擦磨损性能 |
5.3.1 (W,Mo)C/Al_2O_3/La_2O_3和WC-10Co摩擦性能 |
5.3.2 磨损机理分析 |
5.4 本章总结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 A 攻读学位期间发表的论文与科研成果 |
致谢 |
四、硬质合金材料的应用与发展(论文参考文献)
- [1]SiCw增韧增强硬质合金刀具制备及切削性能研究[D]. 胡冬梅. 齐鲁工业大学, 2021(09)
- [2]电磁耦合处理强化YG8硬质合金刀具车削TC4钛合金磨损性能研究[D]. 王黎. 四川大学, 2021(02)
- [3]选区激光熔化制备WC-Co硬质合金组织形貌及其性能研究[D]. 王行. 中北大学, 2021(09)
- [4]硬质合金SLM打印过程的数值模拟及微观机理研究[D]. 刘金洋. 广东工业大学, 2021(08)
- [5]固-液掺杂WC-Co硬质合金制备及其显微结构与力学性能研究[D]. 彭宇强. 合肥工业大学, 2021(02)
- [6]镐型截齿多质量特性调控机制与制造工艺研究[D]. 张海东. 太原科技大学, 2021(02)
- [7]纳米晶粒硬质合金GU092的磨削工艺研究[D]. 江宋然. 福建工程学院, 2021(02)
- [8]钨钴硬质合金化学机械抛光化学作用机理与抛光液制备研究[D]. 陈文涛. 湘潭大学, 2020(02)
- [9]超硬材料表面微织构成形用超精密切割工具与工艺[D]. 郑治国. 沈阳工业大学, 2020(01)
- [10]无粘结相(W,Mo)C/Al2O3/La2O3材料的制备及其微织构摩擦磨损性能研究[D]. 易正翼. 湖南科技大学, 2020(06)