2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、拉拔加工過程中,拉拔模具工況條件惡劣,與拉拔線材摩擦劇烈,潤滑狀態(tài)不穩(wěn)定,邊界潤滑、流體潤滑和干摩擦相互影響,造成模具磨損失效,嚴(yán)重影響線材的尺寸精度和表面質(zhì)量。因此,提高模具的耐磨性成為十分迫切的問題,而模具的強(qiáng)韌化、自潤滑及內(nèi)孔表面的減摩抗磨技術(shù)是解決問題的關(guān)鍵,是拉拔模具在工程應(yīng)用中最主要的基礎(chǔ)科學(xué)問題。由于 CNTs同時(shí)具有高強(qiáng)度和自潤滑性能,本文將 CNTs添加到 Al2O3/TiC陶瓷中,經(jīng)過真空熱壓燒結(jié),制備 Al2O3/

2、TiC/CNTs陶瓷拉拔模具材料,并對其模具結(jié)構(gòu)、物理機(jī)械性能、裂紋擴(kuò)展、增強(qiáng)增韌機(jī)理及摩擦磨損性能進(jìn)行了分析研究。
  以TiC和Al2O3作為基體,添加CNTs和微量金屬,采用熱壓燒結(jié)工藝,制備出具有高硬度及耐磨性的 Al2O3/TiC/CNTs陶瓷拉拔模具材料,并對其進(jìn)行物理機(jī)械性能實(shí)驗(yàn)以及顯微結(jié)構(gòu)分析。結(jié)果表明:Al2O3/TiC/CNTs陶瓷拉拔模具材料具有較高的相對密度;Al2O3/TiC/CNTs陶瓷拉拔模具材料的顯

3、微硬度和抗彎強(qiáng)度均較未添加CNTs的陶瓷材料有所降低,隨著CNTs含量的增加,Al2O3/TiC/CNTs陶瓷拉拔模具材料的硬度和抗彎強(qiáng)度均逐漸降低;隨著CNTs含量繼續(xù)增加,KIC值先增大,最大達(dá)6.04±0.1MPa·m1/2,后逐漸減?。辉摬牧蟽?nèi)部晶粒分布均勻,材料在斷裂過程中主要為穿晶斷裂。
  基于Ⅰ裂紋擴(kuò)展和Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂紋擴(kuò)展模式和裂紋擴(kuò)展理論,建立了 CNTs對Al2O3/TiC陶瓷裂紋尖端屏蔽的裂紋釘扎和偏轉(zhuǎn)模型

4、,分析了CNTs對Al2O3/TiC陶瓷裂紋尖端裂紋的影響。結(jié)果表明:裂紋釘扎在碳納米管上時(shí),在碳納米管周圍出現(xiàn)應(yīng)力集中,裂紋尖端應(yīng)力隨著時(shí)間增加逐漸增大,碳納米管吸收基體裂紋尖端的大量應(yīng)變能,降低了復(fù)合陶瓷基體裂紋尖端的整體應(yīng)力,有效地阻止了裂紋的擴(kuò)展,增加了裂紋擴(kuò)展的阻力;當(dāng)裂紋擴(kuò)展到碳納米管附近時(shí),由于碳納米管的存在,影響了裂紋擴(kuò)展路徑上的應(yīng)力分布,裂紋選擇強(qiáng)度較低的區(qū)域斷裂,繞過碳納米后裂紋會沿著之前裂紋延長線的方向繼續(xù)斷裂,碳

5、納米管的加入,增加了裂紋的總體長度,如果不考慮材料的應(yīng)變能、勢能等,只考慮新生成裂紋的表面能,表面能明顯增加,從而消耗了斷裂能,增加了裂紋擴(kuò)展的阻力。
  通過對Abaqus裂紋數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到了裂紋經(jīng)過單元上符號距離函數(shù)值為0的點(diǎn)的坐標(biāo),近似求解了裂紋偏轉(zhuǎn)情況下的裂紋長度;通過計(jì)算可知單個(gè)碳納米管的添加使裂紋的長度增加了1.8%左右。
  利用有限元建立了 Al2O3/TiC/CNTs陶瓷拉拔模在拉拔加工中的有限元分析模

6、型,發(fā)現(xiàn)陶瓷拉拔模的最佳工作錐角為7°,當(dāng)定徑區(qū)角度大于7°后,隨著角度的增加拉拔力逐漸增大;當(dāng)定徑區(qū)角度小于7°后,隨著角度的增加拉拔力逐漸減小。當(dāng)拉拔力大于一定值之后,由于拉拔力的施加使拉拔線材發(fā)生彈塑性變形,線材在定徑區(qū)不能完全接觸,定徑區(qū)出口處線材與模具出現(xiàn)了接觸間隙,與模具的摩擦力降低,拉拔力出現(xiàn)降低。拉拔模具工作區(qū)受力比定徑區(qū)大,受力最大位置在定徑區(qū)的最小直徑處。
  干摩擦條件下對 Al2O3/TiC/CNTs陶瓷拉

7、拔模具材料進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn),研究分析其摩擦學(xué)性能,結(jié)果表明:Al2O3/TiC/CNTs陶瓷拉拔模具材料的摩擦系數(shù)比未添加CNTs的陶瓷材料小,CNTs起到了減磨的作用,摩擦系數(shù)隨CNTs含量的變化為0%>(1%,2%,3%,4%)>5%;在不同載荷和不同轉(zhuǎn)速下,摩擦系數(shù)分別隨載荷和轉(zhuǎn)速的增加而減??;Al2O3/TiC/CNTs陶瓷拉拔模具材料的磨損量較小,不同載荷和轉(zhuǎn)速下磨損量變化不明顯,隨著CNTs含量的增加,磨損量先降低,后又開始

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