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基于宏微观性能裁剪拼接的梯度纳米复合刀具研究
  • 项目名称：基于宏微观性能裁剪拼接的梯度纳米复合刀具研究
  • 项目类别：面上项目
  • 批准号：50875156
  • 申请代码：E050901
  • 项目来源：国家自然科学基金
  • 研究期限：2009-01-01-2011-12-31
  • 项目负责人：赵军
  • 负责人职称：教授
  • 依托单位：山东大学
  • 批准年度：2008
中文摘要：

建立了高速切削过程的非均匀热－力－化学多场耦合模型，分析了刀具失效机理及其与刀具材料性能之间的关系，将梯度功能复合的热应力缓解及表面残余压应力特性与纳米复合的强韧化机制进行有机结合，提出基于宏微观性能裁剪拼接的梯度纳米复合刀具设计原则及方法。分别针对镍基合金和高强度钢，设计了Sialon-Si3N4系和Al2O3-TiCN系梯度纳米复合陶瓷刀具的最优组分和粒度分布规律，研究并优化了纳米颗粒分散工艺、混料工艺及热压烧结工艺，从而得到了各局部区域的最优"微观"结构以最优"宏观"分布规律进行拼接、组装的刀具材料结构。研究了梯度纳米复合刀具材料的力学性能、微观结构、高速摩擦磨损性能及抗热冲击/热疲劳性能，验证了所提出的刀具材料宏微观设计理论。镍基合金和高强度钢的高速切削试验结果表明，本项目提出的梯度纳米复合刀具设计与制造方法可使刀具形成一种对高速切削过程非均匀多场耦合与交互作用的"协同自适应"结构与机制，所研制刀具寿命显著高于商业化刀具。尤其是Sialon-Si3N4系梯度纳米复合陶瓷刀具可以1000m/min的速度进行镍基合金GH4169的超高速铣削，并表现出很强的"自砺性"。

中文主题词： 高速切削；梯度纳米复合刀具；性能裁剪拼接；多场耦合；刀具寿命
结论摘要：

英文主题词high speed machining; graded nano- composite tools; properties tailoring and splicing; multi- field coupling; tool life

成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 30
  • 4
  • 4
  • 0
  • 0
期刊论文
Preparation and characterization of WC matrix nanocomposite cermet
烧结温度对WZV材料力学性能和显微结构的影响
烧结工艺对Si3N4/TiC纳米复合陶瓷材料微观结构及力学性能的影响(英文)
Al2O3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷刀具材料的制备及切削性能研究
Cutting performance and wear mechanisms of Sialon–Si3N4 graded nano-composite ceramic tools
Processing and characterization of an Al2O3/TiCN micro-nano-composite graded ceramic tool material
Preparation and mechanical properties of Al2O3/TiCN sandwich nanocomposite ceramic tool materials
Failure mechanisms of carbide tool in high speed milling of Inconel 718
Experimental investigations of tool wear mechanisms in machining 1Cr18Ni9Ti stainless steel
Cutting performance and wear mechanisms of an Al2O3-based micro-nano-composite ceramic tool
金属韧性断裂准则的实验研究
Processing and characterization of an Al2O3/WC/TiC micro- nano- composite ceramic tool material
Cutting performance and failure mechanisms of an Al2O3/WC/TiC micro- nano-composite ceramic tool
基于灰色-马尔可夫理论的纳米复合陶瓷刀具磨损量预测
陶瓷刀具切削镍基合金的三维数值模拟
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超高速切削Inconel 718刀具寿命研究及切削参数优化
Fabrication and characterization of Sialon-Si3N4 graded nano-composite ceramic tool materials
Microstructure and Wear Behavior of Si3N4/TiC Nanocomposite Ceramic Tool Material
Sialon-Si3N4系梯度纳米复合陶瓷刀具材料的设计及制备
烧结工艺对Si3N4/TiC纳米复合陶瓷材料微观结构及力学性能的影响
会议论文
Chip formation when turning Inconel 718 in high cutting speed
Modeling of Shear Fracture in the Sheet Metal Forming Processes Using FEM Approach
Experimental research on ductile fracture criteria in metal forming
Analysis of microstructure and mechanical properties of graded nano-composite Si3N4-based ceramic cu
专利
氮化硅基纳米复合梯度功能陶瓷刀具材料及其制备方法（已授权）
一种梯度纳米复合陶瓷刀具材料及其制备方法
一种复合陶瓷刀具材料及其制备方法（已授权）
一种梯度纳米复合陶瓷刀具材料及其制备方法（已授权）
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