2.5dsio2sio2陶瓷基復(fù)合材料的磨削力與表面評(píng)價(jià)技術(shù)研究

1、 天津大學(xué)博士學(xué)位論文 2.5D SiO2/SiO2 陶瓷基復(fù)合材料的磨削力 陶瓷基復(fù)合材料的磨削力與表面評(píng)價(jià)技術(shù)研究 與表面評(píng)價(jià)技術(shù)研究 Study on Grinding Force and Surface Evaluation Technology of 2.5D SiO2/SiO2 Ceramic Matrix Composite 一級(jí)學(xué)科：機(jī)械工程 學(xué)科專(zhuān)業(yè)：機(jī)械工程 作者姓名：曹曉燕 指導(dǎo)教師：林彬 研究員 天津大學(xué)機(jī)械工程

2、學(xué)院 二零一五年十二月 I 中文 中文摘要 摘要 隨著航空航天技術(shù)的快速發(fā)展， 纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料由于其優(yōu)異的耐腐蝕性、 耐高溫性和力學(xué)特性愈來(lái)愈顯示出巨大的應(yīng)用潛力。 但由于此種材料的非均質(zhì)和各向異性， 給材料二次加工的質(zhì)量控制和機(jī)理研究帶來(lái)困難， 造成復(fù)合材料后加工問(wèn)題日益凸顯，因此需要更多更深入的研究。本文以 2.5 維編織石英纖維增強(qiáng)二氧化硅基（2.5D SiO2/SiO2）陶瓷基復(fù)合材料為主要研究對(duì)象，對(duì)此種復(fù)合材料的磨削

3、加工關(guān)鍵技術(shù)包括磨削力、 磨削機(jī)理和表面質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行了研究。通過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)觀察相結(jié)合的方法，發(fā)現(xiàn)不同于單一均質(zhì)脆性材料，纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料損傷裂紋擴(kuò)展、 磨削力模型和表面質(zhì)量測(cè)量與評(píng)價(jià)， 存在與纖維方向角有密切相關(guān)特性。 基于纖維方向角建立編織纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的磨削力模型填補(bǔ)了研究空白。 根據(jù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料纖維與基體的界面類(lèi)型和纖維方向角對(duì)材料內(nèi)部裂紋擴(kuò)展的影響分析， 基于陶瓷材料壓痕斷裂力學(xué)模型， 推導(dǎo)并建立石英纖

4、維編織陶瓷基復(fù)合材料的磨削力數(shù)學(xué)模型， 并通過(guò)了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證； 同時(shí)研究了磨削加工過(guò)程中磨削力隨磨削參數(shù)的變化關(guān)系， 搭建聲發(fā)射測(cè)試平臺(tái)研究探討了磨削損傷機(jī)理。 表面質(zhì)量的測(cè)量與評(píng)價(jià)是加工與零件性能之間的橋梁， 準(zhǔn)確評(píng)價(jià)復(fù)合材料的表面質(zhì)量可提高研究結(jié)果的可信度。 以 2.5D SiO2/SiO2 復(fù)合材料為研究對(duì)象， 根據(jù)其編織結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)， 通過(guò)一系列的三維表面形貌測(cè)量實(shí)驗(yàn)與表面性能參數(shù)穩(wěn)定性分析， 建立了一套適合復(fù)合材料的三維微觀形貌測(cè)量

5、評(píng)價(jià)方法， 并探討了不同于單一均質(zhì)材料的微觀表面形貌評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 為了研究編織陶瓷基復(fù)合材料表面特性， 創(chuàng)造性的提出從介觀波紋度層面研究復(fù)合材料的表面質(zhì)量和纖維方向角的關(guān)系，以 2.5 維編織石英纖維增強(qiáng)二氧化硅基復(fù)合材料為對(duì)象， 揭示了復(fù)合材料微凹槽和微凸起的表面微結(jié)構(gòu)特性， 擴(kuò)展研究了不同切削面的表面特性和使役性能差異， 并根據(jù)纖維方向與磨削方向夾角的變化建立了不同的磨削模型，分析了磨削加工過(guò)程中材料的損傷過(guò)程。 在復(fù)合材料的加工工業(yè)