【摘 要】
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现代陶瓷刀具材料具有高的耐热性、耐磨性、和良好的高温性能,在高速切削领域展现出传统刀具无法比拟的优势。但是陶瓷刀具材料断裂韧性低,脆性大。晶须增韧陶瓷刀具材料具有
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现代陶瓷刀具材料具有高的耐热性、耐磨性、和良好的高温性能,在高速切削领域展现出传统刀具无法比拟的优势。但是陶瓷刀具材料断裂韧性低,脆性大。晶须增韧陶瓷刀具材料具有较高的断裂韧度和高温性能。目前晶须增韧陶瓷刀具材料方法主要为外加晶须法,但晶须的制备成本高,并且制备过程会危害环境和人身健康。因此,本文采用了原位合成纳米Ti C晶须增韧氧化铝陶瓷刀具材料,分析了碳热还原过程中TiC晶须生长机理、研究了原位合成Ti C晶须的粉末制备工艺以及材料的烧结工艺、力学性能和显微结构。研究了碳热还原过程中晶须的生长机理,采用了SLLS晶须生长机理,实验结果表明,碳热还原反应合成晶须的过程中,NaCl是传质相,通过粘附作用和自身的蒸发向触媒相Ni输送原材料,维持晶须生长。研究了原位合成晶须增韧陶瓷刀具复相粉末的制备工艺。结果表明,碳热还原TiC晶须最佳生长温度为1350℃,并且二次升温有助于减少游离碳的含量,提高材料的性能。因此最佳的晶须生长工艺为快速升温到1350℃,保温80min,对材料进行研磨后进行二次升温,在1450℃保温30min。优化了烧结工艺,在1600~1700℃温度范围进行了优化,制备了TiC晶须增韧氧化铝陶瓷刀具材料。研究了不同烧结温度和保温时间对材料力学性能、微观组织结构的影响,得出其最佳烧结工艺为:烧结温度1650℃、烧结压力35MPa和保温时间30min,刀具材料的抗弯强度达740MPa,断裂韧度达6.8MPa?m1/2,硬度达20.4GPa。研究了纳米TiC晶须增韧氧化铝陶瓷材料的增韧机制。提出了晶内型纳米晶须新增韧机制。
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