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1、铝基碳化硅复合材料加工技术发展研究第27卷第5期2011年10月电子机械工程Electro—MechanicalEngineeringV01.27.No.50ct.2Oll铝基碳化硅复合材料加工技术发展研究吕道骏(南京电子技术研究所,江苏南京210039)摘要:A1SiC(铝基碳化硅)复合材料具有优异的力学性能和物理性能,在航空航天,汽车,电子,军事等领域被广泛应用.文中综述了近年来国内外铝基碳化硅复合材料的单一加工技术和复合加工技术的研究进展和应用情况,并结合作者近几年的研究成果提出了一种高效,经济的ALSic复合材料精密加工技术.关键词:铝基碳化硅复合材
2、料;复合加工;特种加工;铣磨加工中图分类号:TB33文献标识码:A文章编号:1008—5300(2011)05—0029—04ResearchonAISiCCompositeMachiningTechnologyLVDaoojun(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology,Nanjing210039,China)Abstract:TheA1SiCcompositematerialhasbeenwidelyusedinthefieldsofaerospace,automobile,electron—icsa
3、ndmilitary.Itisduetoitsexcellentmechanicalandphysicalproperties.Currentdevelopmentandappli—cationsofsimplemachiningtechnologyandcomplexmachiningtechnologyofAiSiCcompositematerialaresummarizedinthispaper.Keywords:A1SiCcomposite;complexmachining;non—conventionalmachining;millingmachi
4、ning引言AISiC(铝基碳化硅)复合材料具有高比强度和比刚度,低热膨胀系数,低密度,高微屈服强度,良好的尺寸稳定性,导热性以及耐磨,耐疲劳等优异的力学性能和物理性能,在航空航天,汽车,军事,电子,体育用具等领域被广泛应用.但是由于超硬的增强相颗粒的加入,特别是颗粒含量高,尺寸小时,该材料的切削加工性能非常差,从而限制了该材料的应用.目前在发达国家(主要是美国),A1SiC电子封装复合材料已在诸多重要工程特别是军事工程中正式应用.美国在F-22"猛禽"战斗机的遥控自动驾驶仪,发电单元,飞行员头部上方显示器,电子计数测量阵列等关键系统上,采用了无压浸渗法制备
5、的A1SiC电子封装复合材料作为印刷电路板板芯.另外,应用该材料的先进武器装备还包括F一18"大黄蜂"战斗机,EA-6B"徘徊者"预警机(固态相控阵雷达),ALE-50型军机诱饵吊舱,以及摩托罗拉铱星,火星"探路者","卡西尼"土星探测器等.}收稿日期:2011—01—29中国从20世纪80年代开始对金属基复合材料进行研究,主要单位包括上海交通大学,哈尔滨工业大学和北京航空材料研究院等.1985年由哈尔滨工业大学牵头组织,引进日本的碳化硅晶须和颗粒复台材料制备技术,采用压铸法开始对碳化硅铝基复合材料的制作和应用进行研究.沈阳金属研究所采用粉末冶金法,航空材料
6、研究院采用铸锭冶金法相继开展对铝基碳化硅复合材料的制备和应用课题的研究,并且取得了很好的成果.这些为发展中国航空航天新材料的研究和应用开拓了新的领域.1传统机械加工技术A1SiC复合材料一般是铸造法或粉末冶金法等制备,需要进一步的机械加工达到零件所需的精度和表面粗糙度要求.SiC增强体颗粒比常用的刀具(如高速钢刀具和硬质合金刀具)的硬度高的多,在机械加工的过程中会引起剧烈的刀具磨损.PCD金刚石刀具虽然比增强体颗粒的硬度高,但硬度值相差不大,在?29??工艺技术?电子机械工程2011年10月切削加工高体分(SiC颗粒含量在60%～70%)的颗粒增强AISiC
7、复合材料时仍然会快速磨损,且PCD金刚石刀具成本更高.众多研究表明,随着SiC含量的增大(13%～70%),增强体类型的不同(主要区别是纤维增强还是颗粒增强),可切削性越来越差,加工效率随之降低,生产成本快速增加.若以45#钢的切削性能为1计量,此种材料的切削性能仅为0.05～0.3.因此,复合材料的难加工性和昂贵的加工成本限制了AISiC复合材料的广泛应用.2铣磨加工技术目前,切削加工是A1SiC复合材料的主要加工方法,但在切削加工中存在刀具磨损严重和难以获得良好加工表面质量的问题.有研究提出了颗粒增强A1SiC复合材料的铣磨加工方法.这种加工方法使用金刚
8、石砂轮(电镀或烧结)在数控铣床上对工件进行切削加工,
