【摘 要】
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碳化硅颗粒增强铝基复合材料（SiCp/Al）作为铝合金和碳化硅两种材料的集合体,相比于传统金属,具有比强度较高、比模量较大、耐磨性较高、有着较小的热膨胀系数以及尺寸稳定等一系列优点,已经是铁合金等多种合金的优先替代材料。目前,复合材料已广泛应用于航空航天等较多的高新领域中,且在大部分应用中都对材料有很高的表面质量要求,传统金属与硬脆材料的磨削理论已不足以解释复合材料的磨削机理,因此,需要不断深入探
【基金项目】
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颗粒增强金属基复合材料磨削加工机理及高表面质量加工工艺理论研究（项目编号:No.51705069）,国家自然科学基金委；
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碳化硅颗粒增强铝基复合材料（SiCp/Al）作为铝合金和碳化硅两种材料的集合体,相比于传统金属,具有比强度较高、比模量较大、耐磨性较高、有着较小的热膨胀系数以及尺寸稳定等一系列优点,已经是铁合金等多种合金的优先替代材料。目前,复合材料已广泛应用于航空航天等较多的高新领域中,且在大部分应用中都对材料有很高的表面质量要求,传统金属与硬脆材料的磨削理论已不足以解释复合材料的磨削机理,因此,需要不断深入探索金属基复合材料的材料去除机制、磨削加工机理,从理论方面指导加工工艺参数的选择,实现金属基复合材料高表面质量的磨削加工。论文的主要研究内容包括:（1）使用ABAQUS有限元仿真软件,建立单颗磨粒磨削的二维仿真模型,研究SiCp/Al复合材料的Al合金基体、SiC颗粒两相材料的去除机理,寻找SiC颗粒的塑性去除条件,探究不同参数组合下磨削加工SiCp/Al复合材料的材料去除情况和表面缺陷的形成机理。（2）通过采用单颗粒磨削实验,研究了单颗粒磨削工具磨削加工体积分数分别为20%和55%的SiCp/Al金属基复合材料的材料去除方式,对已加工表面形貌特征进行检测,分析Al合金基体、SiC颗粒的去除方式,探究使SiC颗粒产生塑性去除现象的条件。观察收集到的磨屑的形貌并检测其成分,分析磨屑的形成机理,并分析不同形态磨屑的形成原理。（3）通过采用五水平单因素实验以及三因素五水平正交实验,对比研究了电镀金刚石砂轮和树脂结合剂金刚石砂轮对体积分数分别为20%和55%的SiCp/Al金属基复合材料的表面粗糙度,通过使用三维轮廓仪测量已加工表面的粗糙度Ra值、使用扫描电镜等仪器观测表面形貌特征来分析磨削参数vs、vw、ap对已加工表面的表面质量的影响程度,以及各因素对表面加工质量影响的主次顺序,并在现有的加工条件下,优化得到了最佳的工艺参数的组合。
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