添加鎳硼包覆氟化鈣復(fù)合粉體的氧化鋁基自潤滑陶瓷刀具的研制.pdf

1、為對(duì)自潤滑陶瓷刀具進(jìn)行更深入的研究，本文以固體潤滑劑對(duì)陶瓷刀具材料的力學(xué)性能的影響為切入點(diǎn)，針對(duì)固體潤滑劑較低的力學(xué)性能缺陷，以及自潤滑陶瓷刀具在應(yīng)用中所存在的減磨性與耐磨性不能合理兼顧難題，提出將表面包覆技術(shù)應(yīng)用到自潤滑陶瓷刀具的制備中，即通過超聲波化學(xué)鍍方法將合金Ni-B包覆在CaF2顆粒表面，形成外層具有金屬特性，內(nèi)層具有潤滑特性的復(fù)合粉體。研究將其添加進(jìn)陶瓷基體中，通過真空熱壓燒結(jié)工藝制備出自潤滑陶瓷刀具材料Al2O3/TiB2

2、/CaF2@Ni-B，在保證自潤滑陶瓷刀具材料的自潤滑性能的同時(shí)也提高了刀具材料力學(xué)性能。
　　研究通過超聲波化學(xué)鍍法制備了合金Ni-B包覆CaF2復(fù)合粉體，分析了各成分的濃度、溫度、攪拌速率及pH對(duì)鍍速以及增重率的影響，并通過實(shí)驗(yàn)得出了最佳的包覆工藝。優(yōu)化后NiSO4濃度18g/L、NaBH4濃度1.3g/L、乙二胺濃度60mL/L及穩(wěn)定劑濃度為1mg/L，酸堿度取14，攪拌速率設(shè)定為45r/min，鍍液溫度控制在65～75℃。

3、包覆后的CaF2復(fù)合粉體外觀致密，無明顯尖角，且不含其他雜質(zhì)元素。
　　利用真空熱壓燒結(jié)工藝制備了自潤滑陶瓷刀具材料。研究將10vol％CaF2@Ni-B與直接添加10vol%CaF2的Al2O3/TiB2/CaF2的陶瓷刀具材料進(jìn)行力學(xué)性能對(duì)比分析，表明包覆型陶瓷材料的力學(xué)性能有所提高，硬度提高了2%，斷裂韌性提高了27%，抗彎強(qiáng)度提高了7%。研究CaF2@Ni-B的添加量對(duì)自潤滑陶瓷刀具力學(xué)性能的影響，表明當(dāng)10%的CaF2@

4、Ni-B的體積含量時(shí)，材料力學(xué)性能最好，硬度，韌性及強(qiáng)度分別為16.2GPa，8.2MPa·m1/2及495MPa。同時(shí)研究了燒結(jié)工藝對(duì)自潤滑陶瓷刀具材料的力學(xué)性能的影響，表明當(dāng)燒結(jié)溫度為1700℃，保溫時(shí)間為15min時(shí)，材料的綜合力學(xué)性能達(dá)到最好。
　　研究選取力學(xué)性能較好的5vol%和10vol%CaF2@Ni-B的陶瓷刀具材料以制備自潤滑陶瓷刀具，分別以干切削的形式在不同的切削參數(shù)下切削45鋼。結(jié)果表明：切削速度的增加，刀

5、具的后刀面磨損加快，陶瓷刀具的有效切削距離不斷減少，其中AB陶瓷刀具的切削距離要優(yōu)于ABF@5的切削距離。切削速度的增加，工件的表面質(zhì)量也不斷提高，其中ABF@5陶瓷刀具切削工件的表面質(zhì)量要優(yōu)于AB陶瓷刀具。表明加入CaF2@Ni-B的自潤滑陶瓷刀具的切削效果在加工工件表面質(zhì)量方面要優(yōu)于AB陶瓷刀具。兩種刀具后刀面的磨損形式均存在磨粒磨損與粘結(jié)磨損，同時(shí)也存在著邊界磨損。由于ABF@10自潤滑陶瓷刀具中的含有固體潤滑劑CaF2，保證刀具

6、磨損相對(duì)于AB與ABF@5而言不劇烈。
　　研究對(duì)比分析了ABF10與ABF@10兩種自潤滑陶瓷刀具材料在切削45鋼時(shí)的切削性能。表明隨著切削速度的提高，兩種刀具的有效切削距離不斷下降，其中ABF@10的有效切削距離要優(yōu)于ABF10的切削距離。表明添加CaF2@Ni-B復(fù)合粉體的自潤滑陶瓷刀具材料的耐磨性要比直接添加CaF2的自潤滑陶瓷刀具材料的耐磨性好。研究發(fā)現(xiàn)隨著切削速度的不斷提高，兩種刀具材料所加工工件的表面質(zhì)量不斷提高，均