新型TiB2基陶瓷刀具材料內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書系統(tǒng)地介紹了新型TiB2基陶瓷刀具材料的設(shè)計(jì)、制備、性能測(cè)試方法及摩擦磨損性能。其主要內(nèi)容包括：新型TiB2基陶瓷刀具材料的設(shè)計(jì)、新型TiB2基陶瓷刀具材料的制備、新型TiB2基陶瓷刀具材料的測(cè)試技術(shù)，以及新型TiB2-HfN、TiB2-HfC、TiB2-HfB2陶瓷刀具材料制備工藝的優(yōu)化過(guò)程及其與硬質(zhì)合金、不銹鋼、鈦合金對(duì)磨時(shí)的摩擦磨損性能。本書為新型陶瓷刀具材料的設(shè)計(jì)與制備提供了方法指導(dǎo)，并為提高陶瓷刀具材料的耐磨性提供了依據(jù)，具有較高的實(shí)用參考價(jià)值。

前言

第1章緒論1

1.1TiB2陶瓷的性能和特點(diǎn)1

1.2TiB2基陶瓷材料的性能、特點(diǎn)及應(yīng)用2

1.3新型TiB2基陶瓷刀具材料的研究現(xiàn)狀9

1.3.1陶瓷刀具材料的研發(fā)現(xiàn)狀9

1.3.2TiB2基陶瓷刀具材料的研究目的及內(nèi)容14

第2章新型TiB2基陶瓷刀具材料的設(shè)計(jì)15

2.1TiB2基陶瓷刀具材料的設(shè)計(jì)原則15

2.1.1金屬相的選擇原則15

2.1.2增強(qiáng)相的選擇原則17

2.1.3添加相與基體相間的化學(xué)相容性19

2.2新型TiB2基陶瓷刀具材料的設(shè)計(jì)方案20

2.3小結(jié)22

第3章新型TiB2基陶瓷刀具材料的制備23

3.1TiB2基陶瓷材料的制備工藝23

3.1.1TiB2基陶瓷材料混合粉末的制備技術(shù)23

3.1.2TiB2基陶瓷材料的燒制技術(shù)24

3.2新型TiB2基陶瓷刀具材料制備工藝的制訂25

3.3小結(jié)29

第4章新型TiB2基陶瓷刀具材料的測(cè)試技術(shù)30

4.1TiB2基陶瓷刀具材料試樣條的精密制造技術(shù)30

4.2TiB2基陶瓷刀具材料力學(xué)性能的測(cè)試技術(shù)31

4.3TiB2基陶瓷刀具材料微觀組織的測(cè)試技術(shù)33

4.4TiB2基陶瓷刀具材料摩擦磨損性能的測(cè)試技術(shù)33

4.5小結(jié)34

第5章新型TiB2基陶瓷刀具材料制備工藝的優(yōu)化35

5.1增強(qiáng)相對(duì)TiB2基陶瓷刀具材料的影響35

5.1.1HfN含量對(duì)TiB2基陶瓷刀具材料的影響35

5.1.2HfC含量對(duì)TiB2基陶瓷刀具材料的影響40

5.1.3HfB2含量對(duì)TiB2基陶瓷刀具材料的影響45

5.2金屬相對(duì)TiB2基陶瓷刀具材料的影響50

5.2.1金屬相對(duì)TiB2-HfN陶瓷刀具材料的影響50

5.2.2金屬相對(duì)TiB2-HfC陶瓷刀具材料的影響56

5.2.3金屬相對(duì)TiB2-HfB2陶瓷刀具材料的影響61

5.3燒結(jié)溫度對(duì)TiB2基陶瓷刀具材料的影響66

5.3.1燒結(jié)溫度對(duì)TiB2-HfN陶瓷刀具材料的影響66

5.3.2燒結(jié)溫度對(duì)TiB2-HfC陶瓷刀具材料的影響68

5.3.3燒結(jié)溫度對(duì)TiB2-HfB2陶瓷刀具材料的影響71

5.4保溫時(shí)間對(duì)TiB2基陶瓷刀具材料的影響74

5.4.1保溫時(shí)間對(duì)TiB2-HfN陶瓷刀具材料的影響74

5.4.2保溫時(shí)間對(duì)TiB2-HfC陶瓷刀具材料的影響77

5.4.3保溫時(shí)間對(duì)TiB2-HfB2陶瓷刀具材料的影響79

5.5小結(jié)82

第6章新型TiB2基陶瓷刀具材料的摩擦磨損性能84

6.1新型TiB2基陶瓷刀具材料與硬質(zhì)合金的摩擦磨損性能84

6.1.1TiB2-HfN陶瓷刀具材料與硬質(zhì)合金的摩擦磨損性能84

6.1.2TiB2-HfC陶瓷刀具材料與硬質(zhì)合金的摩擦磨損性能89

6.1.3TiB2-HfB2陶瓷刀具材料與硬質(zhì)合金的摩擦磨損性能93

6.1.4新型TiB2基陶瓷刀具材料與硬質(zhì)合金的磨損機(jī)理96

6.2新型TiB2基陶瓷刀具材料與不銹鋼的摩擦磨損性能99

6.2.1TiB2-HfN陶瓷刀具材料與不銹鋼的摩擦磨損性能99

6.2.2TiB2-HfC陶瓷刀具材料與不銹鋼的摩擦磨損性能104

6.2.3TiB2-HfB2陶瓷刀具材料與不銹鋼的摩擦磨損性能107

6.2.4新型TiB2基陶瓷刀具材料與不銹鋼的磨損機(jī)理111

6.3TiB2基陶瓷刀具材料與鈦合金的摩擦磨損性能112

6.3.1TiB2-HfN陶瓷刀具材料與鈦合金的摩擦磨損性能112

6.3.2TiB2-HfC陶瓷刀具材料與鈦合金的摩擦磨損性能116

6.3.3TiB2-HfB2陶瓷刀具材料與鈦合金的摩擦磨損性能119

6.3.4新型TiB2基陶瓷刀具材料與鈦合金的磨損機(jī)理122

6.4新型TiB2基陶瓷刀具材料與難加工材料的摩擦磨損性能對(duì)比123

6.5小結(jié)126

參考文獻(xiàn)128

研究了梯度功能陶瓷刀具材料的設(shè)計(jì)理論及制造工藝、物理力學(xué)性能、顯微結(jié)構(gòu)、抗熱震性及切削性能。其主要?jiǎng)?chuàng)造性成果有：首次提出了對(duì)稱型雙向分布的梯度功能陶瓷刀具材料組成分布設(shè)計(jì)模型，研制成功兩種性能優(yōu)良的陶瓷刀具材料，經(jīng)檢索為國(guó)際首創(chuàng)。可加工各種鋼和鑄鐵，刀具壽命比普通陶瓷刀具提高30-100%，而成本只提高15%，有廣闊的應(yīng)用前景；提出了梯度功能陶瓷刀具材料的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法并建立梯度功能材料的組成分布與材料的各物理力學(xué)性能之間的數(shù)學(xué)模型；建立了梯度功能陶瓷刀具材料的抗熱震性和抗破損理論模型，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。取得的創(chuàng)造性成果具有重大理論和實(shí)際價(jià)值，開(kāi)拓了材料設(shè)計(jì)的新領(lǐng)域，推動(dòng)了陶瓷刀具材料的發(fā)展。

• 版次：1

• 商品編碼：12795455

• 品牌：化學(xué)工業(yè)出版社

• 包裝：平裝

• 開(kāi)本：32開(kāi)

• 用紙：膠版紙

• 頁(yè)數(shù)：190

• 正文語(yǔ)種：中文

內(nèi)容簡(jiǎn)介

《石墨烯強(qiáng)韌化復(fù)相陶瓷刀具材料及性能研究》詳細(xì)地分析了石墨烯強(qiáng)韌化氧化鋁基陶瓷刀具材料的設(shè)計(jì)及性能：通過(guò)在氧化鋁基陶瓷刀具材料中加入石墨烯來(lái)調(diào)節(jié)界面結(jié)構(gòu)，借助計(jì)算力學(xué)技術(shù)和有限元分析技術(shù)，分析了陶瓷復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)與宏觀力學(xué)性能之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)并構(gòu)筑了石墨烯強(qiáng)韌化氧化鋁-碳化鈦復(fù)相陶瓷材料界面，引入多種強(qiáng)韌化機(jī)制，以顯著提高陶瓷刀具材料的切削性能。這對(duì)提高淬硬鋼等難加工材料的加工效率具有重要的實(shí)際意義，也對(duì)后續(xù)石墨烯的分散方式以及石墨烯的改性方式的研究提供理論依據(jù)。

本書可供刀具設(shè)計(jì)人員及高等院校相關(guān)專業(yè)院校師生參考。

目錄

第1章陶瓷刀具材料概述1

1.1切削刀具材料1

1.2陶瓷刀具材料的發(fā)展及研究現(xiàn)狀4

1.2.1陶瓷刀具材料的發(fā)展4

1.2.2陶瓷刀具材料的分類6

1.2.3陶瓷刀具材料強(qiáng)韌化機(jī)理8

1.2.4氧化鋁陶瓷刀具研究現(xiàn)狀13

1.2.5界面調(diào)控及其在復(fù)合材料中的應(yīng)用14

1.2.6石墨烯-陶瓷復(fù)合材料研究現(xiàn)狀16

1.3陶瓷刀具材料設(shè)計(jì)與研究方法19

1.3.1陶瓷材料設(shè)計(jì)方法19

1.3.2多尺度方法概述22

1.3.3基于計(jì)算幾何的仿真技術(shù)26

第2章陶瓷刀具材料界面性質(zhì)30

2.1材料計(jì)算概述31

2.2建模理論32

2.2.1CASTEP介紹32

2.2.2CASTEP的使用34

2.2.3密度泛函理論35

2.2.4基于密度泛函理論的計(jì)算方法38

2.3界面結(jié)構(gòu)與材料性能的關(guān)系40

2.4晶體體性質(zhì)的計(jì)算42

2.4.1能帶理論42

2.4.2α-氧化鋁的體性質(zhì)44

2.4.3碳化鈦的體性質(zhì)49

2.4.4石墨烯的性質(zhì)52

2.5晶面性質(zhì)的計(jì)算54

2.5.1α-氧化鋁表面性質(zhì)的計(jì)算55

2.5.2碳化鈦表面性質(zhì)的計(jì)算57

2.6界面性質(zhì)的計(jì)算59

2.6.1氧化鋁和碳化鈦界面61

2.6.2石墨烯與其他晶面的界面62

2.7界面結(jié)合強(qiáng)度計(jì)算63

第3章基于微觀結(jié)構(gòu)有限元分析模型的陶瓷刀具材料性能預(yù)報(bào)68

3.1模擬方法概述69

3.2材料微觀結(jié)構(gòu)有限元分析模型70

3.2.1代表性體積單元70

3.2.2微觀結(jié)構(gòu)幾何模型72

3.2.3晶粒位向及材料各向異性76

3.2.4損傷和斷裂準(zhǔn)則78

3.3微觀結(jié)構(gòu)有限元模型仿真參數(shù)確定82

3.3.1內(nèi)聚力單元?jiǎng)偠?2

3.3.2晶粒形狀86

3.3.3模型可靠性驗(yàn)證88

3.3.4含石墨烯的陶瓷刀具材料有限元分析模型88

3.4基于微觀結(jié)構(gòu)有限元模型的性能預(yù)報(bào)模型 91

3.4.1基于數(shù)值的均勻化方法簡(jiǎn)介91

3.4.2性能預(yù)報(bào)模型中宏、微觀參數(shù)的關(guān)聯(lián)92

3.4.3斷裂韌性的預(yù)測(cè)模型及影響因素97

3.4.4抗彎強(qiáng)度的預(yù)測(cè)模型及影響因素106

第4章石墨烯強(qiáng)韌化復(fù)相陶瓷刀具材料制備及力學(xué)性能118

4.1刀具材料制備118

4.1.1原材料概述118

4.1.2材料相容性判定119

4.1.3石墨烯的分散121

4.1.4刀具材料的制備流程122

4.1.5材料的力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)測(cè)試方法124

4.2所制備材料的力學(xué)性能126

4.3復(fù)合陶瓷刀具材料微觀結(jié)構(gòu)分析127

4.3.1粉料微觀形貌及燒結(jié)前后材料的成分對(duì)比127

4.3.2試樣表面壓痕裂紋分析130

4.3.3斷口微觀形貌分析132

4.3.4界面結(jié)構(gòu)觀察135

4.4石墨烯的作用機(jī)理分析138

4.4.1界面差分電子密度計(jì)算138

4.4.2強(qiáng)弱界面協(xié)同強(qiáng)韌化139

4.4.3石墨烯其他強(qiáng)韌化機(jī)理140

4.5石墨烯強(qiáng)韌化陶瓷刀具材料的各向異性141

第5章石墨烯強(qiáng)韌化復(fù)相陶瓷刀具切削性能147

5.1試驗(yàn)條件147

5.2切削過(guò)程與切屑形態(tài)150

5.3切削力與切削溫度152

5.4石墨烯含量對(duì)陶瓷刀具損傷特征的影響156

5.5刀具壽命與刀具失效演變161

5.6刀具失效特征與失效機(jī)理167

參考文獻(xiàn)173