古尚贤
,
郭伟明
,
曾俊杰
,
伍尚华
,
李安琼
,
蒋强国
,
曾琨
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150907.001
首先,以15vol％或25vol％的TiC0.5N0.5粉体为导电第二相,利用热压烧结法制备了TiC0.5N0.5/Si3N4 复相陶瓷;然后,分别通过物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)技术在TiC0.5N0.5/Si3N4陶瓷刀具表面沉积了CrAlN和TiN/Al2O3/TiN涂层;最后,通过对TiC0.5N0.5/Si3N4刀具进行连续切削灰铸铁实验,研究了TiC0.5N0.5含量和涂层类型对刀具磨损特征的影响,并探讨了刀具的磨损机制.结果表明:TiC0.5N0.5含量的增加有利于提高TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷刀具基体的硬度和电导率,但对耐磨性和切削寿命的影响较小;采用PVD技术沉积CrAlN涂层时,随着TiC0.5N0.5含量的增加,涂层的厚度、结合强度和硬度都得到提高,涂层刀具的磨损性能显著提高,切削寿命也明显延长;而采用CVD技术沉积TiN/Al2O3/TiN涂层时,TiC0.5N0.5含量的变化对涂层的厚度、结合强度和硬度基本没有影响,TiN/Al2O3/TiN涂层刀具整体切削性能变化不大.CrAlN涂层和TiN/Al2O3/TiN涂层都可明显改善TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷刀具的耐磨性和切削寿命;相对于TiN/Al2O3/TiN涂层,CrAIN涂层具有更高的涂层硬度和粘着强度,但TiN/Al2O3/TiN涂层具有较大的涂层厚度,TiN/Al2O3/TiN涂层刀具表现出更加优异的耐磨性和切削寿命.TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷刀具的磨损机制以机械摩擦导致的磨粒磨损为主,伴随有少量的粘结磨损.
关键词:
涂层TiC0.5N0.5/Si3N4刀具
,
电阻率
,
PVD
,
CVD
,
磨损性能
古尚贤
,
郭伟明
,
曾俊杰
,
伍尚华
,
蒋强国
,
高棱
人工晶体学报
以TiC0.5N0.5粉为导电第二相,利用热压烧结制备了Si3N4-TiC0.5N0.5复相陶瓷.研究了不同含量TiC0.5N0.5对Si3N4陶瓷相组成、致密度、显微结构、力学性能、导电性能、切削性能及磨损机理的影响.结果表明:高温下TiC0.5N0.5与Si3N4具有良好稳定性,烧结后获得致密的Si3 N4-TiC0.5N0.5复相陶瓷;导电第二相的增加可以明显改善氮化硅陶瓷的电学性能,并且有助于提高Si3N4-TiC0.5N0.5复相陶瓷的硬度和断裂韧性,但不利于Si3 N4-TiC0.5N0.5复相陶瓷的抗弯强度;当含量超过25vol％时,硬度增幅变缓,断裂韧性下降;在高速切削过程中,随着切削时间增加,后刀面磨损增大,刀具切削温度增加;STCN20切削性能最好,当TiC0.5N0.5含量超过20vol％时会加剧刀具的磨损;Si3N4-TiC0.5N0.5复相陶瓷刀具的磨损机制主要是机械摩擦导致的磨粒磨损,并伴随少量的粘结磨损.
关键词:
Si3N4-TiC0.5N0.5
,
电阻率
,
陶瓷刀具
,
切削性能
,
磨损机理
古尚贤
,
郭伟明
,
伍尚华
,
游洋
,
蒋强国
,
高棱
人工晶体学报
以TiC和TiN粉为导电相,利用热压烧结制备了Si3N4-TiC和Si3N4-TiN复相导电陶瓷.比较了TiC和TiN对Si3N4陶瓷相组成、致密度、显微结构、力学性能、导电性能及电火花加工性能的影响.结果表明:高温下TiN与Si3N4具有良好稳定性,烧结后获得Si3N4-TiN复相导电陶瓷,然而高温下TiC却与Si3N4反应形成了TiC0.5N0.5和SiC,烧结后获得Si3 N4-TiC0.5N0.5-SiC复相导电陶瓷.虽然TiN和TiC的引入对Si3N4的硬度和断裂韧性的影响没有明显差别,然而TiC的引入可以更好的改善Si3N4的致密化、导电性能及电火花加工性能;与以TiN为导电相所制备的Si3N4基导电陶瓷相比,以TiC为导电相所制备的Si3N4基复相导电陶瓷电火花加工后表面的粗糙度值和材料去除率更低.
关键词:
Si3N4-TiC
,
Si3N4-TiN
,
热压烧结
,
导电陶瓷
,
导电性
蒋强国
,
古尚贤
,
刘伟
,
周茂鹏
,
郭伟明
,
伍尚华
人工晶体学报
利用球盘式摩擦磨损试验机,研究了含MgO-Lu2O3-Re2O3(La2O3,Sm2O3,Gd2O3,Er2O3)三元添加剂Si3 N4陶瓷的摩擦磨损性能.结果表明:机械磨损和摩擦化学反应为主要磨损机理.在三元添加剂中,随着第二稀土离子Re3+半径的增加,粘附层增加,Si3N4摩擦系数降低.基于横向断裂理论模型,Si3N4陶瓷单位磨损率随着1/(KB1/2H5/8)的增加而增加,其中含有第二相Lu4Si2N2O7的样品SN-LuSm和SN-LuEr优于此线性关系,表现出更好的抗磨损性能.
关键词:
Si3N4
,
三元添加剂
,
摩擦磨损
,
横向断裂模型
熊明
,
蒋强国
,
古尚贤
,
伍尚华
人工晶体学报
以氮化硅粉体为原料,添加30wt％的ZrO2和8wt％的稀土氧化物Y2O3为烧结助剂.将Y2O3添加到稀的硝酸中形成硝酸钇透明溶液,并加入ZrO2形成硝酸钇包覆ZrO2的悬浮液,研究在硝酸钇包覆ZrO2的情况下对氮化硅力学性能的影响.实验结果表明在1700℃、30 MPa的热压环境下,在包覆ZrO2的作用下氮化硅陶瓷的致密度从74％提升到97％,断裂韧性从4.3 MPa·m1/2提升到6.0 MPa·m1/2.
关键词:
氮化硅
,
氧化锆
,
力学性能
,
包覆
曾俊杰
,
刘伟
,
龙莹
,
古尚贤
,
李安琼
,
伍尚华
无机材料学报
doi:10.15541/jim20150106
采用物理气相沉积(Physical vapor deposition, PVD)工艺在Al2O3/TiCN陶瓷刀具表面分别沉积了TiN和TiSiN 涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)观察涂层微观结构,采用显微硬度计和划痕仪分别表征涂层硬度和测量涂层与基体的结合强度。通过对涂层刀具进行连续干切削灰铸铁实验,研究 TiN 和 TiSiN 涂层对刀具磨损特征的影响并探讨其磨损机理,同时研究了涂层对工件加工表面质量的影响。结果表明： PVD涂层可显著提高Al2O3/TiCN陶瓷的刀具硬度。TiN涂层和TiSiN涂层可分别提高刀具表面硬度25%和65%,从而增加刀具耐磨性。两种涂层刀具在连续切削灰铸铁实验中主要的失效机理均是挤压变形下的磨粒磨损,其中 TiN 涂层刀具还伴随有粘结磨损；刀具上的PVD-TiN和TiSiN涂层可以有效保护Al2O3/TiCN陶瓷刀具基体,防止崩刃,进而改善工件表面加工质量。
关键词:
连续切削
,
切削性能
,
涂层刀具
