复合掺杂氧化物Al MgB14材料制备及刀具切削性能的研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）复合掺杂氧化物AlMgB14材料制备及刀具切削性能的研究张腾二〇一八年六月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111501012广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）复合掺杂氧化物AlMgB14材料制备及刀具切削性能的研究指导教师姓名、职称：张凤林教授专业或领域名称：机械工程学生所属学院：机电工程学院论文答辩日期：2018年06月ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringScience(M

2、asterofEngineeringScience)StudyonthepreparationofAlMgB14dopedwithdifferentoxideanditscuttingperformanceCandidate:TengZhangSupervisor:Prof.FenglinZhangMay2018SchoolofElectro-mechanicalEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要AlMgB14材料具有硬度高、耐磨性好、抗高

3、温氧化性好、摩擦系数低等优点，但其低断裂韧性也极大地制约了其在工业上的应用。为了改善AlMgB14的力学性能，本文通过复合添加Y2O3、Al2O3、MgO等氧化物，热压制备AlMgB14复合材料，研究了复合添氧化物对热压烧结AlMgB14材料的微观结构和力学性能的影响，制备了AlMgB14材料车削刀具，对灰铸铁进行了初步的切削加工测试，研究了AlMgB14材料刀具的失效形式和磨损机理。首先在Ａr气保护气氛下，制备了AlMgB14粉末，研究了热压温度和AlMgB14粉末粒径，对热压烧结AlMgB14材料的力学性能和微观形貌的影响。结果表明AlMgB14材料的致密度和硬度

4、会随着热压的温度的升高而提升，在热压温度为1600℃、压力为50MPa的条件下，制备出材料的致密度为97.64%，平均硬度为28GPa左右。随着球磨时间的增加，AlMgB14粉末的粒径减小，热压制备AlMgB14材料的烧结致密度会升高，但硬度会有一定的减小，断裂韧性会增强。AlMgB14的致密度、硬度和断裂韧性都会随着Y2O3添加量的增加呈先上升后下降的趋势。当添加1.2wt.%的Y2O3时，材料的平均硬度达到30GPa左右,平均断裂韧性1/2达到3.6MPm。当复合添加Y2O3、Al2O3、MgO氧化物时，热压制备出AlMgB14复合材料的的硬度和断裂韧性都随着复合

5、添加氧化物总量的上升而先上升后下降。在添加1.8wt.%Y2O3+0.9wt%Al2O3+0.9wt%MgO时，所制备出AlMgB14材料的硬度最高，1/2达30.5GPa左右，此时AlMgB14材料的平均断裂韧性为3.2MPam。分别制备了AlMgB14、AlMgB14-Y2O3、AlMgB14-Y2O3-Al2O3-MgO等三种材料车刀片，进行HT250灰铸铁进行了初步的切削测试，结果表明，与另外两种材料相比，AlMgB14-Y2O3-Al2O3-MgO材料的刀具的磨损较轻。短时间切削加工过程中，刀具的前刀面易产生铸铁的粘附，后刀面的磨损易出现崩碎与磨耗磨损等形式

6、。关键词：AlMgB14；掺杂；微观结构；力学性能；切削性能；磨损形式I广东工业大学硕士学位论文ABSTRACTAlMgB14hastheadvantagesofhighhardness,goodwearresistance,goodresistancetohightemperatureoxidation,lowcoefficientoffriction.However,thelowertoughnessgreatlyrestrictsitsapplicationinindustry.Inordertoimprovethemechanicalproperties,Y2

7、O3,Al2O3andMgOoxideshavebeendopedAlMgB14.TheeffectofadditionofY2O3,Al2O3andMgOoxidesonmechanicalpropertiesandmicrostructurehasbeeninvestigated.Atthesametime,theAlMgB14turninginsertswerepreparedtocutgraycastiron,andthefailuremodesandwearmechanismoftheAlMgB14toolwerestudiedthough