抗热渗硼处理对金属陶瓷组织和抗热震性能与其刀具切削性能影响

摘要：本论文采取粉末冶金策略制备纳米TiN改性的Ti（C,N）基金属陶瓷，采取固体粉末渗硼法对其进行渗硼处理。探讨了渗硼处理对纳米TiN改性的T（iC,N）基金属陶瓷组织和性能的影响，并探讨了渗硼处理对纳米改性Ti（C,N）基金属陶瓷抗热震性能和切削性能的影响。本论文总共分为六章，其中第一章作为绪论，介绍了Ti（C,N）基金属陶瓷的进展历程、制备历程、显微组织、力学性能、抗热震性能及切削性能，渗硼工艺及策略的进展历程，刀具材料的进展概况。重点介绍了渗硼工艺及策略的运用和进展以及各类刀具在机械领域里的运用和进展。第二章详细介绍了纳米改性Ti（C,N）基金属陶瓷的制备历程以及渗硼处理历程，并且概述了材料力学性能的测试策略，显微组织的表征策略。第三章讨论了渗硼处理对纳米改性Ti（C,N）基金属陶瓷组织与性能的影响。探讨发现：（1）试样表面获得一层厚度约30μm的渗硼层，通过XRD浅析可知该渗硼层组成成分为TiB_2、MoB_2、CoB和Ni_3B等硼化物；（2）该渗硼层与基体结合的形式并不像钢及钢结硬质合金的渗硼层有显著的“梳齿状”（；3）试样的表面显微硬度提升43%，但抗弯强度有所下降。第四章探讨了渗硼处理对纳米改性Ti（C,N）基金属陶瓷抗热震性能的影响。本章实验通过急冷—强度法、压痕—急冷法及预制缺口法全面地对渗硼与未渗硼试样进行抗热震性能的测试。三种试验策略的结果统一表明渗硼处理后的试样在抗热震性能方面有所下降，并且通过预制缺口法测试发现渗硼处理后的试样缺口处裂纹萌生的孕育期比未渗硼试样的要长，但是裂纹一旦形成其扩展速率比未渗硼试样的要快。第五章考察了渗硼处理对纳米改性Ti（C,N）基金属陶瓷刀具切削性能的影响。主要对两种刀具在同一切削参数条件下的切削寿命以及磨损/失效方式进行了探讨。结果发现在较低的切削速度条件下Vc=200m/min，渗硼刀具比未渗硼刀具的切削寿命要长，但在较高的切削速度条件下Vc=300m/min，400m/min，渗硼刀具比未渗硼刀具的切削寿命要短，并且两种的刀具的磨损形式都包含了磨粒磨损、粘结磨损、氧化磨损及扩散磨损，都是随着切削速度的增加以磨粒磨损为主向粘结磨损为主转变。第六章对全文进行了总结并且对未来的工作提出了一些倡议。关键词：Ti（C论文N）基金属陶瓷论文显微组织论文力学性能论文抗热震性能论文切削性能论文渗硼处理论文

摘要6-8

ABSTRACT8-10

致谢10-16

第一章 绪论16-26

1.1 前言16-17

1.2 实验背景介绍17-24

1.2.1 Ti（C,N）基金属陶瓷的进展情况17-18

1.2.2 金属陶瓷的制备以及组织和性能18-20

1.2.3 渗硼策略及工艺概述20-21

1.2.4 Ti（C,N）基金属陶瓷抗热震性能21-22

1.2.5 刀具材料的进展概况22-24

1.3 本实验的目的和作用24-26

第二章 试样的制备及组织和性能的测试策略26-32

2.1 试样的制备及测试策略26-30

2.1.1 试样的制备26-27

2.1.2 渗硼处理27-28

2.1.3 测试策略28-30

2.2 试样的相浅析及表征策略30-32

2.2.1 XRD 物相浅析30-31

2.2.2 SEM 观察和 EDS 浅析31-32

第三章 渗硼处理对纳米 TiN 改性 Ti（C,N）基金属陶瓷组织和性能的影响32-38

3.1 引言32

3.2 渗硼处理对 Ti（C,N）基金属陶瓷组织的影响32-36

3.3 渗硼处理对 Ti（C,N）基金属陶瓷性能的影响36-38

第四章 渗硼处理对纳米 TiN 改性 Ti（C,N）基金属陶瓷抗热震性能的影响38-50

4.1 引言38

4.2 试样的制备及测试策略38-40

4.2.1 试样的制备38-40

4.2.2 测试策略40

4.3 实验结果与浅析40-50

4.3.1 急冷—强度法测试未渗硼与渗硼的 Ti（C,N）基金属陶瓷抗热震性能40-43

4.3.2 压痕—急冷法测试未渗硼与渗硼的 Ti（C,N）基金属陶瓷抗热震性能43-45

4.3.3 预制缺口法测试未渗硼与渗硼的 Ti（C,N）基金属陶瓷抗热震性能45-50

第五章 渗硼处理对纳米 TiN 改性 Ti（C,N）基金属陶瓷刀具切削性能的影响50-59

5.1 引言50

5.2 实验策略与条件50-52

5.2.1 刀具材料50-51

5.2.2 切削刀具的几何尺寸及切削参数的选择51-52

5.3 切削实验及数据浅析52-56

5.3.1 切削速度对未渗硼与渗硼刀具的切削寿命的影响52-54

5.3.2 渗硼处理对刀具切削寿命的影响54-56

5.4 渗硼与未渗硼刀具的磨损特性56-59

第六章 全文总结及对未来工作的倡议59-61

6.1 全文总结59-60

6.2 对未来工作的倡议60-61