颗粒增强铁基粉末冶金复合材料的精加工性能研究

《颗粒增强铁基粉末冶金复合材料的精加工性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要金属基复合材料的制备、二次加工以及应用成为当今世界科技的一个研究热点，而铁基粉术冶金复合材料因具有一系列其它材料无可比拟的优点得到了国内外学者越来越广泛的关注。虽然近净成形是粉末冶金工艺的主要优点之一，但部分结构零件仍需通过精加工才能达到特定的形状、精度和粗糙度要求。因而，铁基粉末冶金复合材料的后续精加工仍然是不可缺少的，开展对这种材料精加工性能的研究对推广其工业化应用有着重要的意义。本文以Nbc颗粒增强铁基粉末冶金复合材料为研究对象，对这种材料的精加工性能进行了深入系统的分析和研究，主要包括以下几个方面的内容：系统分析了车削加工时切削力的特点及不同因素对其的影响。

2、建立了基于切削用量、材料特性和刀具状态的切削力数学模型，提出了以切削力分力比和切削力波动率作为表征刀具磨损的特征参数，发现了当增强相含量超过12％一15％后，会出现切深抗力玲主切削力E和进给抗力B、且随着增强相含量的增加R与E之差迅速增大的特有现象，并解释了这种现象出现的原因。研究了精车这种多孔隙、非均质、难加工材料时的刀一屑摩擦机理，建立了刀一屑摩擦的理论模型。结果表明，受增强相及材料微观孔隙的影响，刀一屑摩擦界面不存在完全致密的紧密型接触区，在刀尖部位既有因材料粘结引起的抗剪力，又有硬质颗粒刮擦引起的摩擦力。随材料孔隙率及增强相含量的增加，切屑对刀具的粘结强度减弱；

3、而伴随增强相含量的增加，前刀面因刮擦引起的摩擦力增大。研究了精车这种难加工材料时的刀具磨损性能及其机理，建立了刀具耐用度模型。研究表明，涂层刀具前刀面主要发生磨粒磨损，由此引起涂层的剥落和前刀面月牙洼的形成，最终导致刀尖部位产生崩刃，而后刀面磨损主要由磨粒磨损引起。陶瓷刀具不会发生严重的磨粒磨损，刀具的高脆性及增强相的剧烈刮擦、冲撞引起的切削刃微崩和剥落磨损是刀具磨损的主要原因。加工过程中，这两种刀具都会产生粘着磨损。增强相含量越高，粘着磨损程度越轻微。分析了精车已加工表面的微观形貌、表面粗糙度的特点及变化规律。指出精车加工时，增强颗粒存在破碎、脱落和挤入基体表层三种变

4、形破坏方式，已加工表面轮廓并非只由刀具几何形状和进给波纹组成。与铁基烧结合金相比，复合材料要获得较小的表面粗糙度更加困难。此外，在正交试验的基础上建立了表面粗糙度二次回归数学模型，并分析了切削参数和材料特性对表面粗糙度的影响。本研究首次将滚挤压工艺引入到铁基粉末冶金复合材料的精加工领域，利用自制的滚挤压装置研究了工艺参数对试样表面粗糙度和表面显微硬度的影响。滚挤压加工后，华南理工大学博士学位论文表面粗糙度值可降低到尼O．4以下，表面显微硬度可提高20％，硬化层深度达到0．孺m。针对这种复合材料优选出的主要工艺参数的范围为：滚挤压速度：<70m／min；滚压力：350~4

5、50N：滚挤压次数：2～3次；进给量：O．05~o．12姗／r。关键词：铁基粉末冶金复合材料；颗粒增强；精车；滚挤压加工；刀具磨损IIABSTRACTTheprocessing，secondarymachillinga11dapplicationofMetalMaⅡixComposites(MMCs)havebecomeoneoftlleresearchhotspotsofmodemscienceaIldtechnolo盱Imn-baseP／Mcompositesattmctmorea11dmoreattentionbecauseofaserialofadvantage

6、scomparedtoothermaterials．Althou曲nearnet-shapefoⅡniI唱isoneoftbemainadValltagesofP，Mtcchniques，somestructuralpansstillneedfinishmac}liningtogainspecialsh印ea11dprecision．Thcrefore，thefinishmachi血ngofiron-baseP／Mcompositesisstillnecessa珥Theresearchonfinish-machiningcharacteristicsoftlliskin

7、dofmaterialwillplayallimponantIDleonitspopul耐zationandapplicationinindus虹y．Int11ispaper，thefimsh—macmningcharacteristicsofNbCpreinforcedimn-baseP／Mcompositesarestudied．SeveralaspectsandconclusionsareobtainedaSfollows．Thecharacteristicsofcumngforce髓ditsinnuencingf如torsares