CSiC复合材料钻、铣加工技术的试验研究

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1、硕士学位论文C／SiC复合材料钻＼铣加工技术的试验研究ExperimentalResearchonDrillingandMillingofC／SiCComposites作者学科、堂J姓名：专业：口丐：指导教师：直航麴援完、成日期：窒Q!兰生墨旦大连理工大学DalianUniversityofTechnologyJ㈣黜大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经

2、发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：丛≤生釜型塑笠幺勉堑!兰丝查丝皇鲨丝盈窒作者签名：．丝丝堑日期：丝竺年—厶月—￡日大连理工大学硕士学位论文摘要碳纤维增强碳化硅(简称：C／SiC)复合材料属于连续纤维增强陶瓷基复合材料的一种，除具备高比强度、高比模量及低热膨胀系数等优良性能外，还具备耐高温、比重低、不易磨损和优良的高温化学稳定性，而且具备对裂纹

3、不敏感性、不易发生大面积断裂的特性，在诸如航天飞行器热防护构件、涡轮发动机喷管、热核聚变防护罩和高速刹车系统等领域得到越来越广泛的应用。C／SiC复合材料加工时极易产生毛刺、撕裂、崩边、分层等加工缺陷，是典型的难加工材料。目前使用的C／SiC复合材料构件大多数为在其预成型后、高温处理前预先加工成所需要的形状及尺寸，以避免或减少材料成型后二次加工的难题，但在实际应用中难以避免材料的二次加工。尤其是C／SiC复合材料构件与其他材料构件连接处需要大量的孔系和键槽的加工。本论文结合某航天企业加工需求，以C／

4、SiC复合材料最为研究对象，针对制孔和铣削刀具选择、典型缺陷成因及评价及加工工艺参数合理选择行了探索性的研究，主要研究内容和成果如下：(1)针对C／SiC复合材料构件制孔和铣削时的典型加工缺陷进行分类和评价，分析了加工缺陷的成因。(2)分别采用普通高速钢刀具、普通硬质合金刀具、PCD刀具和电镀金刚石刀具钻削C／SiC复合材料进行对比试验，确定了C／SiC复合材料最佳钻削制孔刀具。采用单因素试验和正交试验的研究方法，进行了PCD刀具钻削C／SiC复合材料试验研究，钻削研究主要包括：PCD刀具制孔质量、

5、切削参数及切削力对制孔质量的影响、钻削工艺参数范围的选择以及PCD刀具的磨损和耐用度。实验结果表明：PCD刀具在耐用度期内的制孔个数至少是普通硬质合金刀具的4倍。最后，尝试利用“螺旋铣”的方法针对C／SiC复合材料大尺寸孔难加工、加工经济效益差的问题进行制孔探索性试验，并证明其可行性。(3)分别采用普通硬质合金刀具、树脂基金刚石刀具和金属基电镀金刚石刀具铣削C／SiC复合材料，对不同刀具的加工质量和刀具堵塞等情况对比，选定C／SiC复合材料最佳铣削刀具。采用电镀金刚石刀具对三维针刺C／SiC复合材料

6、进行铣削探索性试验，分析加工过程中不同工艺参数对铣削加工质量的影响。结合划切试验结果，尝试对表层无纬布不同纤维方向角时进行试验，进一步分析、验证了铣削C／SiC复合材料时，表层无纬布纤维方向与表面毛刺分布规律的关系。关键词：碳纤维增强碳化硅复合材料；典型缺陷；制孔；铣削；工艺大连理工大学硕士学位论文ExperimentalResearchonDrillingandMillingofC／SiCCompositesAbstractCarbonfiber／siliconcarbideceramic(C／S

7、iC)compositesisakindofcontinuousfiberreinforcedceramicmatrixcomposites．It’Snotonlyhighspecificstrength，highspecificmodulus，lowthermalexpansioncoefficientandotherexcellentproperties，butalsohashightemperatureresistant，lowdensity，wearresistanceandhigh-tem

8、peraturechemicalstability，etc．Inadditiontopossesshighspecificstrength，highspecificmodulus，lowthermalexpansioncoefficientandotherexcellentproperties，italsohashightemperatureresistant，lowdensity．wearresistanceandhigh．temperaturechemicalst