梯度结构Al2O3-（W,Ti）C-TiN-Mo-Ni纳米金属陶瓷刀具材料的设计及制备
来源期刊：材料工程2018年第2期
论文作者：倪秀英 赵军 孙加林 李洪江 侯冠明 田源
文章页码：50 - 56
关键词：梯度结构;金属陶瓷;疲劳裂纹;结构设计;热压烧结;
摘 要：基于对高速硬切削时刀具应力和温度分布,以及刀具内部疲劳裂纹扩展仿真分析,提出一个组分含量分布和微观结构具有梯度特征的设计模型。通过韧性相的添加和梯度结构的引入,实现疲劳裂纹扩展速率的减缓,从而提高刀具寿命。采用二阶段热压烧结工艺制备出具有梯度结构的Al2O3-（W,Ti）C-TiN-Mo-Ni纳米复合刀具材料,并对其微观结构和力学性能进行研究。结果表明:所制备的梯度结构金属陶瓷材料表层硬度、内层的断裂韧度和抗弯强度分别达到19.258GPa,10.015MPa·m1/2和1017.475MPa,满足高速硬切削刀具的性能要求。材料的断口出现韧窝和黏结相撕裂形成的断裂棱,有利于断裂韧度和抗弯强度的增强,从而提高刀具抗疲劳裂纹扩展能力。
倪秀英1,2，赵军1，孙加林1，李洪江3，侯冠明1，田源4
1. 山东大学机械工程学院2. 鲁东大学交通学院3. 雷沃国际重工股份有限公司4. 齐鲁工业大学机械与汽车工程学院
摘 要：基于对高速硬切削时刀具应力和温度分布,以及刀具内部疲劳裂纹扩展仿真分析,提出一个组分含量分布和微观结构具有梯度特征的设计模型。通过韧性相的添加和梯度结构的引入,实现疲劳裂纹扩展速率的减缓,从而提高刀具寿命。采用二阶段热压烧结工艺制备出具有梯度结构的Al2O3-（W,Ti）C-TiN-Mo-Ni纳米复合刀具材料,并对其微观结构和力学性能进行研究。结果表明:所制备的梯度结构金属陶瓷材料表层硬度、内层的断裂韧度和抗弯强度分别达到19.258GPa,10.015MPa·m1/2和1017.475MPa,满足高速硬切削刀具的性能要求。材料的断口出现韧窝和黏结相撕裂形成的断裂棱,有利于断裂韧度和抗弯强度的增强,从而提高刀具抗疲劳裂纹扩展能力。
关键词：梯度结构;金属陶瓷;疲劳裂纹;结构设计;热压烧结;
