基于cBN的双层复合材料,用耐火化合物的氧化和非氧化微纤维增强

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程
• 制造业 制造技术 制造技术

背景情况:

• 多晶立方化 (PcBN) 复合材料对于高性能切削工具至关重要.
• 提高PCBN的性能,特别是对于在冲击下加工硬钢,仍然是一个关键的挑战.
• 微纤维增强为提高材料稳定性和工具寿命提供了一个有希望的途径.

研究的目的:

• 开发和评估用碳化 (SiCw) 和 (Al₂O_3w) 微纤维增强的新型双层PCBN复合材料.
• 在冲击负载条件下加工硬钢时,提高切削工具的稳定性和性能.
• 研究材料特性和微观结构之间的关系,以优化复合材料设计.

主要方法:

• 在高压 (7.7 GPa) 下通过烧结合成PCBN复合样本.
• 根据Poisson比率 (η) 和可塑性参数 (G/B) 分析选择结合材料.
• 复合材料属性的表征,包括密度,扬模量,波桑比率和硬度.
• 样品的微观结构分析,特别是那些具有碳化物 (TiCN) 键的样品.
• 在模拟加工条件下对双层切割插件的工具寿命测试.

主要成果:

• 成功制造了用SiCw和Al₂O_3w微纤维加强的PCBN复合材料.
• 确定开发的复合材料的关键物理和机械性能 (密度,模量,硬度).
• 微结构检查揭示了强化微纤维的分布和集成.
• 工具寿命测试表明,在冲击负载下在100和200米/分钟的速度下加工硬化KhVG钢 (HRC 55) 时,新插件的稳定性和性能得到了改善.

结论:

• 开发的两层PCBN复合材料与SiCw和Al₂O_3w微纤维增强显示了提高切割工具性能的巨大潜力.
• 强化策略提高了工具的稳定性,特别是在硬化钢的加工过程中承受冲击负荷.
• 该研究为先进的切削工具应用提供了对材料设计和加工的宝贵见解.