一、新型陶瓷刀具在超硬材料加工中的应用（论文文献综述）
王振忠,施晨淳,张鹏飞,杨哲,陈熠,郭江[1]（2021）在《先进光学制造技术最新进展》文中研究表明在激光核聚变、大型天文望远镜等国家大光学工程及各种光机电产品的驱动下,高面形精度、高表面质量、多结构型式光学组件的需求量日益增加,因此,先进光学制造技术显得尤为重要。主要综述了近十年来光学超精密加工技术的发展情况,主要包括超精密车削、磨削和抛光技术。根据光学组件的材料特性、结构特征和加工要求等,阐述了超精密加工技术的具体研究进展,包括传统技术的迭代更新与新型技术的研制开发,并针对典型应用进行举例。最后,展望了超精密光学加工技术的发展趋势。希望能为光学制造领域后续深入研究提供参考。
靳田野[2]（2021）在《纳米孪晶金刚石刀具的飞秒激光-机械化学抛光制备研究》文中进行了进一步梳理虽然单晶金刚石刀具被广泛应用于有色金属及非金属材料的超精密加工并获得纳米表面粗糙度及超精密的加工表面,然而在铝基碳化硅等复合材料以及单晶硅、镁铝尖晶石等硬脆材料超精密切削加工中却存在磨损速度快、刀具寿命短、加工表面质量差等问题,这严重制约了相关材料超精密加工技术的发展。因此,研究性能更为优越的纳米孪晶金刚石（nanotwinned diamond,nt-D）等新材料超精密切削刀具具有极为重要的科学意义与应用前景。本文开展了基于飞秒激光-机械化学抛光的nt-D超精密切削刀具制造方法研究,以研发具有纳米级切削刃锋利度的nt-D超精密切削刀具制造技术,为具有更高耐磨损性能、切削表面质量更稳定的超精密切削刀具发展提供理论与技术支撑。论文主要研究内容包括nt-D材料飞秒激光加工材料去除机理及工艺研究、nt-D刀具飞秒激光高精度制备方法研究、圆弧刃nt-D刀具的机械研磨半精加工机理与工艺研究和机械化学抛光机理与工艺研究,并进行了nt-D超精密切削刀具性能测试。在nt-D材料飞秒激光加工机理及工艺研究方面,本文研究了nt-D材料的飞秒激光加工材料去除机理及激光加工表面形成机制,计算了纳米孪晶金刚石材料飞秒激光加工烧蚀阈值,揭示了激光波长、激光脉冲重复频率、激光脉冲作用频率等飞秒激光加工工艺参数对加工微槽深度、宽度及平面表面粗糙度的影响规律,分析了激光入射方向及扫描方式对飞秒激光加工nt-D材料表面形貌及表面质量的影响。最终,在nt-D材料飞秒激光加工机理及工艺研究的基础上,提出了nt-D刀具飞秒激光精密加工成形策略。针对nt-D切削刀具的飞秒激光精密成型方法,本文分析了飞秒激光加工nt-D刀具表面粗糙度、刃口锋利度及材料去除效率的主要影响因素,建立了次摆线扫描轨迹的脉冲重叠理论模型并解析了激光能量密度分布规律,提出了基于振镜的激光扫描轨迹优化及加工表面激光能量分布调控的nt-D刀具飞秒激光加工工艺控制策略,为nt-D刀具飞秒激光加工工艺参数优化提供了理论依据。基于激光加工实验研究了飞秒激光加工工艺参数对nt-D材料加工表面质量及材料去除效率的影响,优化了nt-D刀具的飞秒激光成型工艺参数,最终制备了具有微米级圆弧轮廓精度、亚微米级切削刃钝圆半径、数十纳米表面粗糙度的圆弧刃nt-D刀具。飞秒激光加工制备的nt-D刀具需要进一步半精加工以获得纳米级表面粗糙度及所需的切削刃锋利度,机械研磨是金刚石刀具的重要加工方法。本文研究了nt-D材料机械研磨后材料表层显微结构和化学成分演变及材料去除机理,分析了研磨工艺参数对研磨表面粗糙度和表面变质层厚度的影响机制,揭示了机械研磨nt-D刀具的切削刃形成机理,发现晶粒脱落是制约切削刃锋利度的主要因素。因此,nt-D刀具需要采用机械化学抛光等方法继续加工以获得适于超精密切削的切削刃锋利度,而机械研磨方法仅适于nt-D刀具半精加工。本文还设计了nt-D刀具圆弧刃后刀面机械研磨装置,并研究了研磨主轴转速和刀尖摆动频率对后刀面表面粗糙度的影响规律。在nt-D刀具表面机械抛光的基础上,本文搭建了机械化学抛光装置并优选了机械化学抛光氧化剂溶液,分析了nt-D材料机械化学抛光材料去除机理,研究了抛光工艺参数对抛光表面质量、材料去除效率、表面变质层及切削刃锋利度等的影响规律,最后基于机械化学抛光成功制备了具有亚纳米级表面粗糙度、纳米级厚度表面变质层、64 nm切削刃钝圆半径的nt-D超精密切削刀具。基于铝基碳化硅复合材料和多晶镁铝尖晶石材料切削加工,研究发现本文制备的nt-D超精密切削刀具耐磨损性能、抗冲击性能及切削加工表面质量均优于单晶金刚石刀具。
张权[3]（2020）在《复合PVD氮化物刀具涂层的制备及其性能研究》文中提出表面涂层可有效减少刀具的切削磨损、提升加工效率以及加工质量,已成为金属切削领域的研究重点。作为一种典型的刀具涂层,AlTiN具有良好的硬度和热稳定性,已成功在工业上获得大规模应用。然而,对生产效率的不尽追求以及难加工材料的普及应用给切削加工刀具及其表面涂层材料提出了愈来愈高的要求。刀具涂层不仅需具备高硬度和耐磨性,还要有优异的结合力和高温稳定性。纵观整个制造业的升级转型,无一不从生产技术和材料两方面来进行推动。刀具涂层的PVD制备技术有电弧离子镀和磁控溅射,它们各有优势、相互补充。而在材料设计方面,成分调制的纳米多层结构能结合不同组元的特点,且能协同提高硬质涂层的硬度和韧性,是近年来氮化物硬质涂层的研究热点。本文从纳米多层结构的设计出发,系统研究了 AlTiN/AlCrSiN涂层的结构和高温性能;然后基于电弧离子镀/磁控溅射复合沉积技术的开发,制备具有高膜基结合力和低残余应力的AlTiN基纳米多层涂层,并详细研究其高温摩擦磨损、抗氧化性能和高速干式切削性能,取得的主要研究成果如下:1)采用电弧离子镀制备具有不同调制周期的AlTiN/AlCrSiN纳米多层涂层,研究发现,当调制周期为8.3 nm时,AlTiN/AlCrSiN涂层表现最优的的力学性能,且在1000℃氧化后仅形成～0.3 μm厚的氧化层。高温摩擦磨损实验结果表明AlTiN/AlCrSiN（Λ=8.3 nm）涂层具有比单层涂层更为优异的耐磨性。在对SKD11模具钢的高速干式车削试验中,AlTiN/AlCrSiN（Λ=8.3 nm）涂层刀具的切削寿命是单层AlTiN涂层刀具的～4.5倍。2)电弧/溅射复合沉积的过程参数（如气体总压、氮气分压、溅射功率等）对AlTiN涂层的结构和性能有着显着影响。复合沉积AlTiN涂层是由电弧层和溅射层周期性堆叠而成,具有纳米多层结构。当调制周期为9.0 nm和调制比为3:1时,溅射AlTiN层在电弧AlTiN层实现外延生长,复合沉积涂层具有最高硬度值（>33 GPa）和良好的韧性、结合力,其在室温和高温下均表现出比单一电弧或溅射沉积的AlTiN更好的耐磨性。3)电弧/溅射复合沉积AlTiN/AlCrN纳米多层涂层具有面心立方结构,表现为柱状晶生长形貌。当调制周期为9.3 nm时,受剪切模量差、Hall-Patch以及交变应力场等强化机制的共同作用,AlTiN/AlCrN涂层表现出最大的硬度和H/E*比值。高温氧化过程中,AlTiN/AlCrN涂层表面生成致密的（Al,Cr）203混合氧化物,抗氧化性能显着提升。优异的力学与高温抗氧化性能让复合AlTiN/AlCrN涂层具有更好的耐磨性。4)进一步对复合沉积AlTiN（H-AlTiN）涂层的高速切削性能进行研究,并与商用AlTiN涂层（B-AlTiN）进行对比。高速干式切削316L不锈钢中,相同切削距离下B-AlTiN涂层刀具的后刀面磨损宽度是H-AlTiN涂层刀具的1.7倍。其中,B-AlTiN涂层刀具的主要磨损形式为切削刃的沟槽磨损与粘结磨损、磨粒磨损、氧化磨损以及扩散磨损造成的前、后刀面磨损;而H-AlTiN涂层刀具则表现为切削刃口涂层的轻微磨损与粘结磨损、磨粒磨损、氧化磨损以及扩散磨损造成的前、后刀面磨损。车削QT600-3球墨铸铁时,B-AlTiN涂层刀具的磨损机理为前、后刀面的热疲劳裂纹扩散与磨粒磨损、氧化磨损、粘着磨损以及扩散磨损造成的前、后刀面磨损;而H-AlTiN涂层刀具则为磨粒磨损、氧化磨损、粘着磨损以及扩散磨损造成的前、后刀面磨损。H-AlTiN涂层具有更高的硬度、结合强度以及韧性,因此在316L不锈钢与QT600-3球墨铸铁高速干式切削中表现出比B-AlTiN涂层刀具更优异的抗磨损性能。
郑治国[4]（2020）在《超硬材料表面微织构成形用超精密切割工具与工艺》文中提出超硬材料主要是指硬质合金类、氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、立方氮化硼CBN、聚晶金刚石PCD等,超硬材料具有高硬度、高耐磨性,已经广泛应用航空航天、军工、电子工业、机械工业、医疗器材、石材建材、清洁能源等领域。据国内外研究表明表面织构能够有效地减小工件磨损,提高加工精度以及表面光洁度。针对传统切削方法直接制备超硬材料表面微织构存在生产效率低、表面形貌较差等问题,本文提出采用超薄金刚石砂轮切割片对YG20硬质合金、氧化铝陶瓷及其表面微织构进行高速精密切割加工。研究不同工艺参数对其加工质量的影响,这为超硬材料的加工提供了新的加工方法和基础的试验参数。本文主要研究工作如下:（1）首先结合超硬材料表面去除的强度理论分析其表面去除机理,其次分析单颗磨粒划切超硬材料切割机理,确定其划切运动轨迹为抛物线。最后对刀具性能进行表征,得知金属结合剂除碳元素外铜锡元素比例为5:1,金属基划片微观形貌清晰,并且单颗金刚石磨粒完整。（2）以YG20硬质合金为研究对象,通过不同类型结合剂刀具和不同工艺参数,首先对硬质合金板进行切割,正交切割试验得出最佳工艺参数组合为主轴转速25000r/min,切割深度0.1mm,进给速度6mm/s。其次进行YG20表面织构的切割研究,依据最佳工艺参数组合研究单因素改变的情况下精密划片机主轴电机最大电流值、切割温度、刀具损耗、表面粗糙度等来探究对切割表面质量的影响,其中保持冷却水流量不变。（3）以氧化铝陶瓷为研究对象,结合金属基、树脂基划片和不同工艺参数,首先对氧化铝陶瓷板进行切割,通过正交试验和验证试验分析得到最佳工艺参数组合为主轴转速25000r/min,切割深度0.2mm,进给速度8mm/s。其次对氧化铝陶瓷表面织构进行切割,以氧化铝陶瓷板优方案为基础,研究单因素变化时不同工艺参数对氧化铝陶瓷表面织构切割质量的影响。（4）对硬质合金和氧化铝陶瓷进行单颗金刚石磨粒仿真,可以得出接触表面的残余应力以及切割力随着磨粒顶锥角和切割深度的变化有所不同,氧化铝陶瓷仿真残余应力、切割力较高;同一状态下切割力的变化规律与单刀分度切割时主轴电机电流值的变化相仿,符合实验规律。（5）对切割后金属结合剂切割片磨粒表面出刃情况进行系统分析,得知表面出刃情况良好,金刚石磨粒把持力大,磨削过程中极少数出现脱落现象,发挥了其切削的优良性能,磨削过程稳定。
陈钊杰[5]（2020）在《高精度碳化硅单晶刀具的电化学机械复合高效刃磨技术研究》文中研究表明近年来,随着先进光学透镜、电子部件、精密仪器和医疗器械对复杂形状与高精度表面的要求的日益提高,超精密加工技术也在不断发展。针对现有切削刀具材料化学稳定性低,高温易损耗,刀具寿命短等问题,本文提出使用高硬度和高化学稳定性兼备的单晶碳化硅（SiC）作为超精密加工用的刀具材料。研究围绕单晶碳化硅刀具的高效精密制备目标,针对碳化硅刀具刃磨困难等问题,提出了电化学射流辅助磨削加工的方法,以实现低损伤、高表面光洁度和高效的加工需求。为此,本文进行了一系列研究,具体内容如下:在文献调查的基础上对刀具发展概况及不同刀具的特点进行概述,提出新型单晶碳化硅刀具,并分析国内外刀具刃磨以及碳化硅加工的技术现状,提出电化学射流辅助磨削的新方法。以此方法为目标,首次对单晶碳化硅的电化学特性进行研究,使用三电极系统研究了其极化曲线与金属的差异,并通过改变电解液离子种类、离子浓度、阳极电位等不同电化学条件,分析4H-SiC的阳极氧化行为,归纳出获得最佳的氧化速率的电解液类型及其质量浓度,通过分析氧化后表面形貌以及表面物质组成,总结出单晶SiC的阳极氧化原理;研究4H-SiC的电化学射流局部氧化特性,对4H-SiC表面进行选择性氧化,分析了不同电流密度下产生氧化膜的形貌差异及产生原因,基于静态单点与动态扫描射流氧化实验研究射流参数对氧化膜形貌以及厚度的影响,通过卷积法的原理总结出形成均匀致密的大区域氧化膜形成条件;开发并探究电化学射流辅助磨削工艺,对比研究电化学射流辅助与传统机械磨削的效果。分析磨削后碳化硅晶体材料的表面完整性,研究不同磨削参数对磨削效果的影响,通过正交实验法对不同参数的影响程度以及最佳组合进行研究,提出了磨削过程的材料去除机理;从刀具设计出发,通过原材料的电火花线切割,机械刃磨和电化学射流辅助刃磨工艺完成刀具制作;观测刀具表面光洁度以及刀刃圆弧半径,通过不同刃磨工艺探究单晶碳化硅刀具的刀刃极限锋利度。此论文所提出的电化学射流辅助磨削方法不仅可以应用于单晶碳化硅刀具制作,也可以应用于其它类似于单晶碳化硅性质特点的材料的磨削抛光。
程曦[6]（2021）在《基于ABAQUS的超硬材料微织构刀具切削仿真及实验研究》文中进行了进一步梳理国内外研究发现将生物体非光滑表面织构形态应用于现代制造工艺中,能提升材料减摩耐磨性能。在刀具切削领域,选择合适形貌及参数的微织构制备于刀具表面,可以提升刀具切削性能,减缓刀具磨损。本文基于现有的刀具表面微织构研究成果,将微织构应用于超硬材料刀具,采用有限元仿真和车削实验的方法,综合研究微织构形貌及参数对刀具切削性能的影响,分析刀具表面微织构的减摩抗粘机理。本文主要研究内容如下:建立不同形貌的超硬材料微织构刀具切削6061铝合金工件的三维模型,采用ABAQUS有限元仿真软件模拟切削过程,通过对各刀具切削性能进行对比,分析微织构作用机理。结果表明,微织构的置入可以减缓刀屑摩擦,加速刀具散热,提升刀具切削性能。不同形貌微织构对刀具切削性能具有不同程度的影响,其中横向沟槽微织构切削性能最优。设计单因素有限元仿真试验,探究平行沟槽微织构深度、宽度以及织构间隔等参数对切削性能的影响,从微织构参数角度分析微织构减摩作用机理。采用单因素法分析刀具几何参数对刀具切削的影响,选取微织构参数及刀具几何参数作为优化因素设计四因素三水平正交试验,采用矩阵分析法以降低切削热和切削力为目标进行刀具多维度参数综合优化。结果表明,将微织构参数和刀具几何参数进行协同优化可以实现优势互补,更大程度地改善刀具切削性能,合理的刀具参数组合可以得到更优的刀具切削性能。根据参数优化得到的结果,采用激光加工技术在硬质合金刀具表面制备了平行沟槽微织构。设计干切削和切削液辅助切削的两种工况下微织构刀具切削6061铝合金的车削试验,通过电镜观测刀具前刀面磨损情况。试验结果显示微织构的置入能提升刀具切削性能,减小刀屑接触面积,缓解刀具前刀面应力集中区域高温高压状态,一定程度上抑制切屑粘结现象和积屑瘤的产生。在切削液辅助下,流体动压效果和二次润滑现象使得沟槽微织构刀具的减磨抗粘性能更加显着。
查旭明[7]（2020）在《双层与纳米多层结构TiSiN/TiAlN涂层的力学及切削性能研究》文中认为随着难加工材料在高端装备中广泛应用,先进制造业对切削刀具的性能提出了更高要求,而涂层技术则可以有效提升刀具整体性能。纳米多层涂层因其优异性能而广泛应用于难加工材料的切削加工中,然而,在实际生产中,发现纳米多层涂层的切削性能存在一定的局限性,不同结构涂层在不同的切削工况下表现出各自的优劣性;而在机理研究中,刀具涂层的性能评价指标及失效机理还不完善,针对“涂层自身、涂层/基体系统、涂层刀具切削性能”三者的研究相对比较脱节,欠缺综合协同的机理研究。因此,提出与切削加工性能密切相关的涂层力学性能表征评价方法,成为发展先进涂层刀具技术领域中的关键点。本文通过研究“微米尺度”的双层TiSiN/TiAlN涂层和“纳米尺度”的多层TiSiN/TiAlN纳米涂层在准静态载荷与动态循环冲击载荷作用下的力学性能及其表界面失效机理,以及其在不同工况下的切削加工性能,逐步揭示了“涂层自身—涂层/基体系统—涂层刀具切削性能”的相互作用机制,进而构建涂层力学性能与其加工性能之间的关联性,以期指导优选出不同结构涂层所适应的切削工况。获得的主要研究成果如下:（1）制备双层TiSiN/TiAl N涂层和多层TiSiN/TiAlN纳米涂层,研究了涂层的抗高温氧化性能与抗热疲劳冲击性能。发现双层涂层与多层纳米涂层的氧化温度分别约为600℃和800℃;在较高次脉冲的热疲劳冲击下双层涂层发生剥落失效,而多层纳米涂层则未剥落,表明多层纳米涂层具备更优异的热学性能。（2）研究了涂层在准静态压痕和划痕作用下的力学性能及失效机理,同时结合数值仿真,构建了涂层内部应力分布模型,分析了其在压痕作用下的三维裂纹扩展机理。结果表明,在压痕中测得双层涂层与多层纳米涂层的硬度分别约为33.2GPa和36.8GPa,并发现多层纳米涂层内的多重界面可起到提高硬度、利于应力释放以及抑制裂纹扩展等作用,因此使其具备更好的抵抗变形失效、应力集中以及裂纹萌生扩展的能力;在划痕中测得双层涂层和多层纳米涂层与金刚石的摩擦系数分别约为0.135和0.104,且多层纳米涂层的内聚力与结合力失效临界载荷分别约为55.518N和114.241N,均高于双层涂层的失效临界载荷,因此表明多层纳米涂层具备更优异的摩擦性能与界面结合性能。（3）根据涂层刀具实际切削工况提出新的涂层动态冲击力学性能测试方法和评价指标,研究了涂层在低频（0.25Hz）、高频（20Hz）、超高频（20kHz）三个频率梯度下的动态循环冲击力学性能与疲劳失效机理。结果表明,多层纳米涂层在低频和高频的循环冲击作用下表现更好的抵抗疲劳断裂能力;但在超高频循环冲击作用下,发现多层纳米涂层在较小冲击力工况下只产生少量裂纹以及具备优异的抗疲劳性能,而在较大冲击力的工况下则发生更严重的剥落失效,表现出较差的抗疲劳性能;此外,对比在准静态与动态冲击作用下的亚表面裂纹扩展,发现涂层在动态载荷下更容易产生严重的裂纹扩展、界面分层、断裂失效等损伤,导致涂层从基体上剥落分离。（4）研究了涂层刀具的切削性能与磨损机理,建立了涂层的力学性能与不同工况下切削性能的关联性。结果表明,铣削钛合金时（断续加工）,涂层由于刀具往复切入工件的作用会受到高频循环冲击,其频率约为10–300Hz。涂层刀具的失效形式为涂层发生了磨损、崩碎失效,从而基体失去保护,继而产生月牙洼磨损以及崩刃。此外,多层纳米涂层刀具在不同每齿进给量下都表现出更好的铣削加工性能,这也与涂层在高频循环冲击试验中所表现的抗高频疲劳性能相一致;车削钛合金时（连续加工）,由于锯齿状切屑的产生会导致切削力不稳定振动和刀具应力周期性变化,其频率约为10–35kHz,因此涂层会受到超高频循环冲击。涂层刀具的失效形式为涂层发生磨损、崩碎失效,且发现多层纳米涂层刀具在较小进给量下表现出更好的车削加工性能,但在较大进给量下则表现出较差的车削加工性能,这也与涂层在超高频循环冲击试验中所表现的抗超高频疲劳性能相一致。
房祥辉[8]（2020）在《PCBN刀具负倒棱磨削装置设计及磨削质量研究》文中提出聚晶立方氮化硼（PCBN）是一种新型刀具材料,随着汽车、大型机床和航空航天工业的进一步发展,其应用前景越来越广。由于PCBN刀具硬度高、脆性大,为满足切削加工要求,通常刀具上需刃磨负倒棱。目前负倒棱的加工主要依靠国外进口的专用可转位刀具数控精密磨床和专用负倒棱夹具辅助的普通磨床磨削。国外精密数控磨床磨削精度较好,但磨削成本较高;而国内刀具生产厂家自主设计的负倒棱夹具相对简陋,磨削的负倒棱质量较差,操作起来不方便。故本文旨在设计一种刀具负倒棱磨削装置,不需借助国外昂贵的刀具精密磨床,就能有效方便地磨削加工各种刀具负倒棱,实现成本低质量好的刀具负倒棱磨削加工,具体工作内容如下所述。首先,对原有夹具的结构特点、工作原理以及作业流程进行分析,探究了原有夹具的优缺点及其产生原因;并测量了PCBN刀具负倒棱磨削的相关参数;在此基础上,设计并制造了三种原理或结构不同的负倒棱夹具,并采用三种夹具磨削了3组PCBN刀具的负倒棱。其次,采用定量外观质量与切削性能两种评价方式对三种负倒棱夹具的磨削质量进行对比评价;所谓定量外观质量评价方式就是采用整体倒棱圆弧度大小来定量评价负倒棱的外观质量,整体负倒棱圆弧度越小负倒棱磨削越均匀。评价结果表明:方案三负倒棱磨削夹具无论是定量外观质量评价中负倒棱的均匀程度,还是切削性能评价中已加工工件表面粗糙度等都较其他夹具更好。然后,通过两种负倒棱磨削质量评价结果的对比分析,探究了刀具负倒棱圆弧度与切削性能之间的关系,以此对不同质量负倒棱刀具的切削性能进行预测。分析结果表明:实际切削部位的倒棱圆弧度可定量描述负倒棱的质量与刀具切削性能关系;随着刀具实际切削部位的倒棱圆弧度增大,加工工件表面的粗糙度随之增大;但它对切削力和刀具磨损影响程度较小。最后,根据负倒棱夹具磨削质量的评价结果,以方案三负倒棱磨削夹具为基础,提出了负倒棱磨削装置的整体设计思路。并且通过对夹具体部分的运动及动力学过程分析,完成转轴电机、角度控制电机的合理选型;此外还阐述了负倒棱磨削装置其他部分主要作用、排布方式以及结构特点,为负倒棱磨削装置的实际制造提供了设计依据,以此实现磨削装置独立化专用化,减少设备成本。
蒋艺峰[9]（2020）在《激光离散强化基体电镀超硬砂轮的制备及磨削性能研究》文中指出电镀超硬砂轮具有制备工序简单、加工精度高、砂轮刚度和强度高等优点,在复杂型面磨削加工中占据着主导地位。但是砂轮镀层与轮毂结合性能差,容易引起磨粒过早脱落,甚至镀层剥落,从而严重影响电镀砂轮的磨削性能和使用寿命。为了提高镀层与基体的结合强度,减少磨粒脱落及镀层剥落,本研究提出一种激光离散强化基体的电镀超硬砂轮。通过开展显微观察实验、硬度试验以及磨削对比实验研究了该新型砂轮的磨削性能。主要研究内容如下:（1）研究了激光离散强化对45钢基体/镀层界面结合状态的影响规律。结果表明:激光离散强化工艺使基体表面形成了原始基体区、过渡区和激光强化区的周期性分布结构。并且原始基体区、过渡区以及激光强化区与镀镍层的界面结合状态具有明显的差异。原始基体区与镀层的交界处非常粗糙,并且存在大量裂缝,结合状态差;过渡区与镀层的界面结合状态有所改善;激光强化区与镀层界面结合紧密,没有发现任何裂缝,结合状态最好。（2）研究了基体/镀层界面的硬度分布规律,探究了激光强化工艺对基体/镀层界面承载能力的影响。结果表明:激光强化区/镀层的硬度平均值为604.9 HV,原始基体区/镀层的硬度平均值为437.7 HV。激光离散强化工艺有效地提高激光强化区/镀层的局部硬度,基体/镀层界面承载能力也得到增强。（3）制备了激光离散强化基体电镀超硬砂轮,开展激光离散强化基体电镀超硬砂轮与未强化基体电镀砂轮磨削熔石英玻璃的对比实验,研究了磨削力、砂轮磨损的变化规律。实验结果表明:在相同的磨削参数下,激光离散强化基体电镀超硬砂轮的实际磨削深度较大,导致磨削力较大;观察砂轮磨损情况发现未强化基体电镀砂轮脱落的磨粒比例达到4%,而激光离散强化基体电镀超硬砂轮脱落的磨粒比例仅为0.4%,这表明预先激光离散强化基体后电镀的复合工艺对提升磨粒的锚固作用具有非常显着的效果。
杨雪峰[10]（2020）在《石墨烯纳米片改性PDC复合材料及性能研究》文中认为Polycrystalline diamond compact（简称PDC）复合材料工具的高硬度和高耐磨性是公认的提高石油天然气钻井经济性和机械切削加工质量的关键因素,但是由于其具有较低的断裂韧性,这些工具仍然对断裂表现出很高的敏感性,在使用过程中容易发生断裂而失效。另外由于粘结金属相钴的存在,降低了PDC复合材料的耐热温度。特别是近年来钻探地质条件日益苛刻和以高硅铝合金为代表的难加工材料大量涌现,上述问题表现的更为突出,对PDC复合材料工具提出了新的挑战,因此,研制具有高强度、高耐磨性、高冲击韧性、高热稳定性等具有优良综合性能的PDC复合材料,并对其性能提升方法和机理进行理论研究,对解决传统PDC复合材料断裂韧性和热稳定性较低,延长工具的使用寿命、提高效率和精度、扩大PDC复合材料工具的应用范围,具有极其重要的意义。本文针对当前PDC复合材料存在的断裂韧性和耐热温度较低的问题,选题为“石墨烯纳米片改性PDC复合材料及性能研究”,阐述了实验方案和性能测试方法,对石墨烯纳米片改性PDC复合材料的高压烧结工艺、石墨烯纳米片及添加量对微观结构和物理力学性能的影响进行了系统深入的研究。另外,为了解决大直径PDC刀具复合材料均匀优质烧结、成品率较低和批次之间质量稳定性问题,在组装结构优化设计和烧结工艺精准控制的基础上,对Φ62mm PDC刀具复合材料进行研制。主要研究内容和结论如下:1、石墨烯纳米片改性PDC复合材料的高压烧结工艺研究石墨烯纳米片具有独特的结构和性能,被认为是有效的复合材料改性剂,但其对PDC复合材料改性尚无成功经验可以借鉴,需要对石墨烯纳米片添加后PDC复合材料的制备工艺进行研究。在原料粉体中添加0.1wt%的石墨烯纳米片,采用正交实验方法考察烧结压力、烧结温度、烧结时间对石墨烯纳米片改性的PDC复合材料结构和性能的影响。实验结果表明:添加0.1wt%石墨烯纳米片之后可以实现PDC复合材料的正常烧结,在烧结压力为6.0GPa,烧结温度为1500℃,烧结时间为720s的工艺条件下制备的PDC复合材料,获得了最佳综合性能。验证实验检测结果表明:在该烧结工艺条件下,获得的样品烧结均匀致密,无裂纹,金刚石晶粒紧密排列,使大多数相邻的金刚石颗粒烧结在一起而连成一片,形成了金刚石颗粒之间的直接结合;样品平均显微硬度为7211kgf/mm2,耐磨性平均值为21.97×104,耐热温度平均值为725℃,抗冲击功为1740J,获得了优良的综合性能。2、石墨烯纳米片含量对PDC复合材料性能的影响石墨烯纳米片作为添加剂制备PDC复合材料可以提高冲击韧性,改善综合性能,但其添加量应满足以下基本原则:足以使石墨烯纳米片在所有金刚石晶粒的表面上均匀分布,但不要超过填充金刚石颗粒之间孔隙所需要的量,否则过量添加可能会导致PDC复合过程中晶界强度降低。因此,在优化的烧结工艺基础上研究石墨烯纳米片添加量对PDC复合材料性能的影响。实验结果表明:添加0.2wt%石墨烯纳米片制备PDC复合材料获得了最佳的综合性能,在该条件下获得的PDC复合材料相比于未添加石墨烯纳米片的PDC复合材料的冲击韧性提高了29.78%,耐热温度提高了34.5℃,并且样品的硬度和耐磨性基本上与未添加石墨烯纳米片的PDC复合材料样品持平,未出现明显的降低。3、石墨烯纳米片对PDC复合材料改性机制探讨在PDC复合材料制备过程中加入适量石墨烯纳米片可以显着提高抗冲击性能,改善耐热温度,获得综合性能优良的PDC复合材料。主要得益于:（1）在PDC复合材料高压烧结过程的冷压阶段,由于石墨烯纳米片均匀分散在金刚石颗粒孔隙之间,当混合粉末受压时发生相互滑动,石墨烯纳米片凭借其自身的超高的摩擦学特性,可以有效减少金刚石颗粒之间的摩擦和咬合,促进相邻金刚石颗粒之间相互滑动,颗粒重排,填充孔隙,以获得更加致密和均匀的PDC复合材料。（2）在原料中添加的石墨烯纳米片,品质较差或有缺陷的部分为PDC复合材料的液相烧结提供碳源,促进形成金刚石颗粒之间牢固的碳碳键合;另一部分品质较好的石墨烯纳米片在高压高温烧结之后依然存在,和粘结金属一起填充在金刚石晶粒之间的三角晶界空隙处。分布在三角晶界处的石墨烯纳米片,一方面改善了PDC复合材料的微观结构,使其更加均匀致密;另一方面,在三角晶界处的石墨烯纳米片穿插在粘结剂钴中间形成“钴-石墨烯纳米片”独特的结构,起到骨架作用,可有效阻止断裂裂纹扩展;并且它还可以连接相邻的晶粒并将他们牢固地固定在一起,这种复杂的结构提供了更强的界面抗内聚力,可以抵抗石墨烯纳米片从基质中被拉出;另外,石墨烯的粘滑作用也有效的抑制了裂纹的扩展。因此,即使石墨烯纳米片含量非常低,也可以显着提高PDC复合材料的断裂韧性。（3）石墨烯是导热系数最高的碳材料,具有非常好的热传导性能,可以使PDC复合材料工具在使用过程中产生的热量迅速导出,降低PDC复合材料工具表面的温度,减少聚晶金刚石的高温石墨化和氧化效应,提高耐热性能,改善PDC复合材料工具的非正常失效,获得较好的经济效益。4、石墨烯纳米片改性PDC复合材料烧结机理研究PDC复合材料的烧结过程是一个复杂的多相的物理化学变化过程,研究PDC复合材料的烧结过程和粘结机制的基本规律,对控制和改进PDC复合材料性能具有十分重要的意义,是烧结结构均匀、性能优良PDC复合材料的基本前提和技术保障。本文分析了在石墨烯纳米片参与下的PDC复合材料高温高压液相烧结过程、烧结驱动力和烧结机制,讨论了石墨烯纳米片在烧结过程中所起的作用。5、石墨烯纳米片改性硅中介结合PCD材料制备添加0.1wt%的石墨烯纳米片,高温高压下制备出了不含游离硅的聚晶金刚石,耐磨性提高了16.29%,抗压强度提高了12.58%。6、Φ62mm PDC刀具复合材料高压制备与表征通过对高温高压烧结压坯腔体结构优化设计和精准的烧结工艺控制,利用6×55000k N国产铰链式多压源六面顶超高压设备,在压力5.8±0.1GPa,温度在1500℃,烧结时间为20分钟的工艺条件下,添加0.2wt%石墨烯,成功烧结出Φ62mm PDC复合刀具材料。样品烧结致密,无裂纹,相邻的金刚石颗粒烧结在一起而连成一片,形成了金刚石颗粒之间的直接结合。物理力学性能测试表明:维氏硬度达到了86.25GPa,抗弯强度1398.6MPa,界面剪切强度2690.4MPa,抗冲击功1770J,平均耐磨性为29.8×104,初始氧化温度为742.8℃。对显微硬度和耐磨性径向测试从边缘到中心点降幅分别为9.4%和8.09%,说明本文所研制的Φ62mm PDC复合材料不仅具有较高的物理力学性能,而且整体性能基本均匀一致,实现均匀优质烧结。
二、新型陶瓷刀具在超硬材料加工中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、新型陶瓷刀具在超硬材料加工中的应用（论文提纲范文）
（1）先进光学制造技术最新进展（论文提纲范文）
| 0前言 |
| 1 超精密切削技术 |
| 1.1 单点金刚石车削技术 |
| 1.2 超精密铣削技术 |
| 1.3 超精密飞切技术 |
| 1.4 伺服系统 |
| 2 超精密磨削技术 |
| 2.1 斜轴磨削 |
| 2.2 超声振动磨削 |
| 2.3 少轴弧面磨削 |
| 2.4 超精密磨削机床UPG80研制介绍 |
| 3 超精密抛光技术 |
| 3.1 离子束抛光 |
| 3.2 等离子体抛光 |
| 3.3 气囊抛光 |
| 3.4 振动辅助抛光 |
| 3.5 剪切增稠抛光 |
| 3.6 流体动压抛光 |
| 4 总结与展望 |
（2）纳米孪晶金刚石刀具的飞秒激光-机械化学抛光制备研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 新型超硬材料超精密切削刀具发展现状 |
| 1.2.2 金刚石等超硬材料加工方法研究现状 |
| 1.2.3 多晶金刚石抛光材料去除机理与工艺研究现状 |
| 1.2.4 飞秒激光加工金刚石材料研究现状 |
| 1.3 国内外研究现状分析 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 纳米孪晶金刚石的飞秒激光加工材料去除机理及工艺研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 纳米孪晶金刚石材料的飞秒激光加工机理研究 |
| 2.2.1 nt-D材料的显微结构分析 |
| 2.2.2 飞秒激光加工实验装置 |
| 2.2.3 nt-D材料的飞秒激光加工烧蚀阈值 |
| 2.2.4 飞秒激光加工nt-D材料去除机理 |
| 2.3 飞秒激光工艺参数对材料去除的影响 |
| 2.3.1 飞秒激光波长对材料去除的影响 |
| 2.3.2 脉冲重复频率对材料去除的影响 |
| 2.3.3 脉冲序列时域调控对材料去除的影响 |
| 2.4 飞秒激光的平面加工策略研究 |
| 2.4.1 垂直入射加工法 |
| 2.4.2 平行入射加工法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于扫描振镜的纳米孪晶金刚石刀具飞秒激光精密成形原理与技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 飞秒激光平行加工nt-D刀具的加工原理分析 |
| 3.2.1 飞秒激光平行加工表面理论残留高度 |
| 3.2.2 飞秒激光平行加工刀具刃口锋利度分析 |
| 3.2.3 飞秒激光加工材料去除效率分析 |
| 3.3 扫描振镜辅助飞秒激光加工工件表面能量密度分布建模 |
| 3.3.1 nt-D刀具的飞秒激光加工策略分析 |
| 3.3.2 次摆线轨迹脉冲重叠率的解析模型 |
| 3.3.3 次摆线轨迹脉冲重叠解析模型的校准 |
| 3.3.4 次摆线轨迹飞秒激光加工表面的能量密度分布 |
| 3.4 扫描振镜辅助飞秒激光平行加工的实验研究 |
| 3.4.1 直线扫描 |
| 3.4.2 平面加工 |
| 3.5 高精度圆弧刃nt-D刀具的制备 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 圆弧刃纳米孪晶金刚石刀具的机械研磨半精加工机理与工艺研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 nt-D材料机械研磨可行性分析及机理研究 |
| 4.2.1 单晶金刚石磨粒去除nt-D材料的可行性分析 |
| 4.2.2 nt-D材料研磨后的表层显微结构分析 |
| 4.2.3 nt-D材料机械研磨过程中的化学作用分析 |
| 4.2.4 多因素耦合下的nt-D材料去除机理探讨 |
| 4.3 nt-D表面的机械研磨工艺研究 |
| 4.3.1 nt-D材料研磨表面质量分析 |
| 4.3.2 nt-D材料研磨表面变质层分析 |
| 4.3.3 nt-D刀具研磨加工切削刃锋利度分析 |
| 4.3.4 nt-D材料刀具制备可靠性综合分析 |
| 4.4 圆弧刃nt-D刀具后刀面的机械研磨工艺研究 |
| 4.4.1 圆弧刃刀具后刀面的研磨装置 |
| 4.4.2 圆弧刃后刀面的研磨工艺研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 纳米孪晶金刚石刀具的机械化学精抛光及其切削性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 机械化学抛光实验装置及氧化剂选择 |
| 5.2.1 机械化学抛光装置 |
| 5.2.2 氧化剂的选择 |
| 5.3 机械化学抛光中的化学材料去除机理 |
| 5.4 基于机械化学抛光法的nt-D刀具精加工工艺研究 |
| 5.4.1 工艺参数对表面质量的影响 |
| 5.4.2 工艺参数对材料去除率的影响 |
| 5.4.3 nt-D表面变质层去除效果分析 |
| 5.4.4 nt-D刀具切削刃的锋利度分析 |
| 5.5 nt-D刀具的切削性能研究 |
| 5.5.1 实验装置及实验设计 |
| 5.5.2 针对铝基碳化硅材料切削的刀具切削性能研究 |
| 5.5.3 针对镁铝尖晶石材料切削的刀具耐磨性研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）复合PVD氮化物刀具涂层的制备及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 纳米多层硬质涂层的研究现状 |
| 1.3 物理气相沉积技术 |
| 1.3.1 电弧离子镀 |
| 1.3.2 磁控溅射 |
| 1.3.3 复合沉积技术 |
| 1.4 难加工材料的切削研究 |
| 1.4.1 高硬度模具钢 |
| 1.4.2 奥氏体不锈钢 |
| 1.4.3 球墨铸铁 |
| 1.5 研究内容 |
| 第二章 涂层制备与表征技术 |
| 2.1 涂层设备与沉积过程 |
| 2.1.1 涂层设备与靶材 |
| 2.1.2 基体的前处理 |
| 2.1.3 涂层沉积过程 |
| 2.2 涂层及涂层刀具性能测试方法 |
| 2.2.1 化学成分 |
| 2.2.2 生长形貌与表面状态 |
| 2.2.3 微观结构 |
| 2.2.4 力学性能 |
| 2.2.5 结合力 |
| 2.2.6 涂层应力测试 |
| 2.2.7 摩擦磨损性能 |
| 2.2.8 高温抗氧化性 |
| 2.2.9 车削性能评价 |
| 第三章 AlTiN/AlCrSiN涂层的结构和性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 涂层的制备 |
| 3.3 涂层的微观结构 |
| 3.4 涂层的力学性能 |
| 3.5 高温摩擦磨损性能 |
| 3.6 高温抗氧化性能 |
| 3.7 车削测试 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 AlTiN涂层的复合沉积及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 总气压的影响 |
| 4.3 氮气分压的作用 |
| 4.4 调制周期的作用 |
| 4.5 磁控溅射功率的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 AlTiN/AlCrN涂层的复合沉积和性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 涂层的结构和力学性能 |
| 5.3 涂层的抗氧化性能 |
| 5.4 涂层的摩擦磨损性能 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 复合沉积AlTiN涂层的切削性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 不锈钢的车削 |
| 6.3 球墨铸铁的车削 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得与学位论文相关的成果 |
| 致谢 |
（4）超硬材料表面微织构成形用超精密切割工具与工艺（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的选题背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 硬质合金的研究与应用 |
| 1.2.2 氧化铝陶瓷的研究与现状 |
| 1.2.3 表面织构现状 |
| 1.2.4 超硬材料表面织构加工工艺研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 超硬材料表面去除机理及检测仪器 |
| 2.1 超硬材料表面去除机理 |
| 2.1.1 磨粒切削过程的三个阶段 |
| 2.1.2 超硬材料表面去除力学模型 |
| 2.2 单颗磨粒划切超硬材料切割机理 |
| 2.2.1 单颗磨粒划切超硬材料几何模型的建立 |
| 2.2.2 单个磨粒划切超硬材料的运动轨迹 |
| 2.2.3 超硬材料加工时的磨粒数分析 |
| 2.3 超薄金刚石砂轮切割片的分析 |
| 2.3.1 金属基砂轮切割片的制备 |
| 2.3.2 金刚石砂轮切割片特性分析 |
| 2.3.3 切割片的微观形貌观察 |
| 2.4 试验设备及检测仪器 |
| 2.4.1 精密划片机技术指标 |
| 2.4.2 观察检测设备 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 YG20硬质合金材料表面织构超精密切割试验 |
| 3.1 试验方案及工艺参数选择 |
| 3.2 YG20硬质合金板试切割试验研究 |
| 3.2.1 硬质合金板试切割正交试验因素及水平规划 |
| 3.2.2 硬质合金板试切割正交试验结果分析 |
| 3.3 硬质合金表面织构切割工艺试验 |
| 3.3.1 硬质合金表面织构试件的制备与分析 |
| 3.3.2 硬质合金表面织构切割工艺试验结果分析 |
| 3.4 YG20硬质合金单颗粒金刚石磨粒切割仿真分析 |
| 3.4.1 仿真建模 |
| 3.4.2 仿真结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 氧化铝陶瓷材料表面织构超精密切割试验 |
| 4.1 氧化铝陶瓷板试切割试验 |
| 4.1.1 氧化铝陶瓷板试切割正交试验因素及水平规划 |
| 4.1.2 氧化铝陶瓷板试切割试验结果分析 |
| 4.2 氧化铝陶瓷表面织构切割工艺试验结果分析 |
| 4.3 氧化铝陶瓷单颗粒金刚石磨粒切割仿真分析 |
| 4.3.1 仿真建模 |
| 4.3.2 仿真结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（5）高精度碳化硅单晶刀具的电化学机械复合高效刃磨技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 刀具发展现状及其特点 |
| 1.2.1 超精密加工用刀具及其问题点 |
| 1.2.2 单晶SiC作为新型刀具材料的潜力 |
| 1.3 超精密单晶刀具的制作方法 |
| 1.3.1 超精密单晶刀具的制作工艺 |
| 1.3.2 单晶SiC精密加工技术现状 |
| 1.3.3 国内外研究现状简析 |
| 1.4 电化学射流辅助磨削技术提案 |
| 1.5 本文的研究目的与内容 |
| 第2章 单晶碳化硅的电化学氧化行为研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电化学阳极氧化测试系统以及实验条件 |
| 2.3 单晶SiC阳极极化曲线分析 |
| 2.4 单晶SiC的阳极氧化行为及表面特性 |
| 2.4.1 SiC氧化膜形成规律 |
| 2.4.2 极化电压对表面形貌的影响 |
| 2.5 阳极氧化速率的优化研究 |
| 2.5.1 电极电压对阳极氧化速率的影响 |
| 2.5.2 pH对阳极氧化速率的影响 |
| 2.5.3 电解液浓度对阳极氧化速率的影响 |
| 2.6 单晶SiC的阳极氧化机理 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 电化学射流选择性氧化4H-SIC规律研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电化学射流氧化系统以及实验条件 |
| 3.3 静止电化学射流氧化规律 |
| 3.4 射流参数对氧化膜特性的影响 |
| 3.4.1 电流密度的影响 |
| 3.4.2 氧化时间的影响 |
| 3.5 电化学射流区域氧化 |
| 3.5.1 电化学射流扫描氧化 |
| 3.5.2 电化学射流光栅扫描氧化 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 电化学射流辅助磨削工艺研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验系统以及条件 |
| 4.4 电化学射流辅助磨削SiC工艺研究 |
| 4.4.1 磨削效果 |
| 4.4.2 表面材料去除行为及机理 |
| 4.4.3 不同工艺参数对表面特性与加工效率的影响 |
| 4.5 电化学射流氧化复合磨削 |
| 4.5.1 斜置喷嘴的电化学射流仿真模拟 |
| 4.5.2 正交试验设计 |
| 4.5.3 正交试验结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 单晶碳化硅刀具刃磨工艺研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电化学射流辅助刃磨装置设计 |
| 5.3 单晶SiC刀具的设计及制作工艺 |
| 5.4 SiC刀具几何形状切割 |
| 5.5 SiC刀具刃磨工艺探讨 |
| 5.5.1 SiC刀具机械刃磨后刀刃锋利度对比 |
| 5.5.2 电化学射流辅助刃磨后刀刃锋利度对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（6）基于ABAQUS的超硬材料微织构刀具切削仿真及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 仿生微织构研究现状 |
| 1.2.2 微织构刀具研究现状 |
| 1.2.3 ABAQUS在切削仿真中的应用 |
| 1.3 课题来源及本文主要研究内容 |
| 第二章 微织构形貌及参数对刀具切削性能的影响分析 |
| 2.1 微织构形貌对刀具切削性能的影响 |
| 2.1.1 ABAQUS仿真流程 |
| 2.1.2 微织构刀具及工件的几何建模 |
| 2.1.3 微织构刀具及工件的材料属性设置 |
| 2.1.4 划分部件网格 |
| 2.1.5 定义边界条件 |
| 2.1.6 仿真结果分析 |
| 2.2 微织构参数对刀具切削性能的影响 |
| 2.2.1 微织构深度对刀具切削性能的影响 |
| 2.2.2 微织构宽度对刀具切削性能的影响 |
| 2.2.3 微织构间距对刀具切削性能的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 微织构刀具优化设计 |
| 3.1 刀具几何参数对刀具性能的影响 |
| 3.1.1 前角对刀具切削性能的影响 |
| 3.1.2 后角对刀具切削性能的影响 |
| 3.2 微织构刀具综合参数优化 |
| 3.2.1 正交试验设计 |
| 3.2.2 矩阵分析法 |
| 3.3 优化结果检验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 微织构刀具的制备及实验研究 |
| 4.1 刀具表面微织构的制备 |
| 4.2 微织构刀具切削实验设计 |
| 4.3 微织构刀具实验结果与分析 |
| 4.3.1 微织构刀具干切削实验 |
| 4.3.2 微织构刀具切削液辅助切削实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（7）双层与纳米多层结构TiSiN/TiAlN涂层的力学及切削性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 刀具涂层的发展趋势 |
| 1.2.1 刀具涂层的沉积技术 |
| 1.2.2 涂层元素及材料的发展演变 |
| 1.2.3 涂层结构体系的发展演变 |
| 1.3 刀具涂层力学性能表征与其切削性能的关联性研究 |
| 1.3.1 涂层的静态力学性能表征 |
| 1.3.2 涂层的动态疲劳性能表征 |
| 1.3.3 涂层力学性能与切削加工性能的内在联系 |
| 1.4 存在问题、研究思路和主要研究内容 |
| 1.4.1 存在问题 |
| 1.4.2 研究思路 |
| 1.4.3 论文组成部分及主要研究内容 |
| 第2章 涂层刀具的制备与结构分析 |
| 2.1 涂层刀具的制备工艺 |
| 2.1.1 硬质合金刀具基体的制备工艺 |
| 2.1.2 双层结构与多层纳米结构涂层的制备工艺 |
| 2.2 涂层的微观组织结构分析 |
| 2.2.1 透射电子显微技术分析 |
| 2.2.2 X射线衍射技术分析 |
| 2.3 涂层的热学性能研究 |
| 2.3.1 涂层的抗氧化性能分析 |
| 2.3.2 涂层的抗热疲劳冲击性能分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 涂层刀具的静态力学性能 |
| 3.1 小载荷压痕与划痕试验——涂层表面力学性能 |
| 3.1.1 涂层在常温及高温下的纳米压痕试验 |
| 3.1.2 涂层硬度、弹性模量及其力学性能指标参数 |
| 3.1.3 涂层的小载荷划痕试验 |
| 3.1.4 涂层的摩擦性能及涂层/基体的结合性能分析 |
| 3.2 大载荷压痕试验——涂层/基体系统界面力学性能 |
| 3.2.1 大载荷逐次连续压痕试验平台的搭建 |
| 3.2.2 涂层的大载荷逐次连续压痕试验方法 |
| 3.2.3 载荷分析 |
| 3.2.4 形貌检测 |
| 3.2.5 涂层/基体系统的断裂韧性分析 |
| 3.2.6 涂层的高温大载荷压痕试验及其裂纹扩展 |
| 3.3 涂层压痕试验的数值仿真与构建应力分布模型 |
| 3.3.1 压痕数值仿真的研究目的与方法 |
| 3.3.2 构建仿真模型 |
| 3.3.3 压痕数值仿真结果 |
| 3.3.4 构建涂层/基体系统内的应力分布模型与压痕力学模型 |
| 3.4 涂层在压痕作用下的三维裂纹扩展机理 |
| 3.4.1 亚表面形貌检测 |
| 3.4.2 三维裂纹扩展形式 |
| 3.5 涂层的大载荷划痕试验研究 |
| 3.5.1 试验方法 |
| 3.5.2 涂层在大载荷划痕作用下的裂纹扩展机理与失效模式 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 涂层刀具的动态冲击力学性能 |
| 4.1 涂层刀具在低频循环冲击作用下的抗疲劳性能 |
| 4.1.1 低频循环冲击试验平台 |
| 4.1.2 涂层刀具的低频循环冲击试验方法 |
| 4.1.3 涂层抗低频疲劳冲击性能的分析 |
| 4.2 涂层刀具在高频循环冲击作用下的抗疲劳性能 |
| 4.2.1 高频循环冲击试验平台的搭建 |
| 4.2.2 涂层刀具的高频循环冲击试验方法 |
| 4.2.3 涂层刀具高频循环冲击的载荷分析 |
| 4.2.4 涂层刀具高频循环冲击的形貌检测 |
| 4.3 涂层刀具在超高频循环冲击作用下的抗疲劳性能 |
| 4.3.1 超高频循环冲击试验平台的搭建 |
| 4.3.2 涂层刀具的超高频循环冲击试验方法 |
| 4.3.3 涂层刀具超高频循环冲击的载荷分析 |
| 4.3.4 涂层刀具超高频循环冲击的形貌检测 |
| 4.3.5 涂层在超高频循环冲击作用下的亚表面裂纹扩展机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 涂层刀具的切削加工性能 |
| 5.1 涂层刀具铣削Ti-6Al-4V钛合金的实验设计 |
| 5.1.1 实验目的 |
| 5.1.2 实验参数 |
| 5.1.3 涂层刀具与工件材料 |
| 5.2 铣削Ti-6Al-4V钛合金的实验结果及分析 |
| 5.2.1 铣削力 |
| 5.2.2 切屑形貌 |
| 5.2.3 涂层刀具的裂纹扩展及磨损机理 |
| 5.2.4 铣削工况下涂层失效与其力学性能之间的关联性研究 |
| 5.3 涂层刀具车削Ti-6Al-4V钛合金的实验设计 |
| 5.3.1 实验目的 |
| 5.3.2 实验参数 |
| 5.3.3 涂层刀具与工件材料 |
| 5.4 车削Ti-6Al-4V钛合金的实验结果及分析 |
| 5.4.1 切削力 |
| 5.4.2 切屑形貌 |
| 5.4.3 涂层刀具的裂纹扩展及磨损机理 |
| 5.4.4 车削工况下涂层失效与其力学性能之间的关联性研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）PCBN刀具负倒棱磨削装置设计及磨削质量研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 本课题的研究背景 |
| 1.2 PCBN刀具的特性及发展现状 |
| 1.2.1 PCBN刀具的发展 |
| 1.2.2 PCBN刀具的性能 |
| 1.2.3 PCBN刀具材料的种类 |
| 1.2.4 PCBN刀具国内外的应用情况 |
| 1.3 PCBN刀具的刃口处理方式及对刀具的影响 |
| 1.4 PCBN刀具负倒棱磨削装置现状 |
| 1.5 设计目标 |
| 2 负倒棱磨削装置中磨削夹具总体方案设计及制造 |
| 2.1 研究基础 |
| 2.1.1 原有夹具磨削负倒棱的工作原理及作业流程 |
| 2.1.2 原有夹具的优缺点 |
| 2.1.3 负倒棱磨削的相关参数测量 |
| 2.2 夹具总体方案设计及制造 |
| 2.2.1 负倒棱磨削夹具设计方案一及制造 |
| 2.2.2 负倒棱磨削夹具设计方案二及制造 |
| 2.2.3 负倒棱磨削夹具设计方案三及制造 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 负倒棱磨削质量评价 |
| 3.1 定量外观质量评价 |
| 3.1.1 倒棱圆弧轮廓提取 |
| 3.1.2 倒棱圆弧轮廓拟合 |
| 3.1.3 倒棱圆弧评价模型 |
| 3.1.4 外观质量评价结果 |
| 3.2 切削性能评价 |
| 3.2.1 试验目的 |
| 3.2.2 试验设备及工件材料 |
| 3.2.3 试验参数 |
| 3.2.4 试验步骤 |
| 3.2.5 试验结果分析 |
| 3.3 质量评价对比分析 |
| 3.3.1 整体负倒棱的圆弧度与工件表面粗糙度的关系 |
| 3.3.2 实际切削处负倒棱的圆弧度与工件表面粗糙度的关系 |
| 3.3.3 实际切削处负倒棱的圆弧度对刀具磨损的影响 |
| 3.3.4 实际切削处负倒棱的圆弧度与切削力的关系 |
| 3.3.5 对比分析结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 负倒棱磨削装置设计 |
| 4.1 负倒棱磨削装置设计方案 |
| 4.2 装置夹具体部分设计 |
| 4.3 纵向横向平面滑台及微进给机构设计 |
| 4.4 砂轮电主轴系统及钝化系统设计 |
| 4.5 其他部分设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 主要研究结论 |
| 5.2 建议与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 负倒棱磨削夹具方案二装配图 |
| 附录B 负倒棱磨削夹具方案三装配图 |
| 附录C 负倒棱磨削夹具方案二主要零件图 |
| 附录D 负倒棱磨削夹具方案三主要零件图 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（9）激光离散强化基体电镀超硬砂轮的制备及磨削性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 电镀砂轮国内外研究概况 |
| 1.2.1 磨粒有序排布电镀砂轮 |
| 1.2.2 表面沉积涂层电镀砂轮 |
| 1.2.3 增强界面间结合力 |
| 1.3 激光强化工艺国内外研究概况 |
| 1.3.1 激光强化工艺简介 |
| 1.3.2 国内外研究概况 |
| 1.4 主要研究目的及内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 预先激光离散强化基体电镀工艺研究 |
| 2.1 基体材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.3 研究方案 |
| 2.4 实验结果分析 |
| 2.4.1 截面显微组织观察 |
| 2.4.2 基体/镀层结合界面观察 |
| 2.4.3 初始镀镍层显微观察 |
| 2.4.4 维氏硬度试验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 激光离散强化基体电镀超硬砂轮制备 |
| 3.1 电镀超硬砂轮制备基本原理 |
| 3.2 电镀超硬磨料砂轮制备工艺流程 |
| 3.2.1 轮毂镀前处理 |
| 3.2.2 磨料预处理 |
| 3.2.3 电镀超硬磨料 |
| 3.2.4 镀后处理 |
| 3.3 激光离散强化基体电镀超硬砂轮制备 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 激光离散强化基体电镀砂轮磨削性能研究 |
| 4.1 实验设备、材料和方案介绍 |
| 4.1.1 实验设备介绍 |
| 4.1.2 实验材料与方案介绍 |
| 4.2 磨削性能对比试验研究 |
| 4.2.1 磨削力分析 |
| 4.2.2 砂轮磨损表面分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读硕士时期取得研究成果 |
| 修改意见说明 |
（10）石墨烯纳米片改性PDC复合材料及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 论文研究背景与意义 |
| 1.2 概述 |
| 1.2.1 金刚石和石墨 |
| 1.2.2 金刚石工具的发展概况 |
| 1.2.3 金刚石工具的分类 |
| 1.2.4 聚晶金刚石工具的发展概况 |
| 1.3 PDC复合材料国内外研究现状 |
| 1.3.1 采用新型粘结剂烧结制备PDC复合材料研究 |
| 1.3.2 PDC复合材料脱钴技术的研究 |
| 1.3.3 对PDC复合材料热处理及性能的研究 |
| 1.3.4 无粘结剂合成纳米聚晶金刚石研究 |
| 1.3.5 碳纳米材料改性PDC复合刀具材料的研究现状 |
| 1.4 技术难点 |
| 1.5 本论文主要研究内容及技术路线 |
| 1.5.1 本文主要的研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 2 试验方案与方法 |
| 2.1 实验原材料与处理 |
| 2.1.1 金刚石 |
| 2.1.2 叶蜡石 |
| 2.1.3 白云石 |
| 2.1.4 钨钴硬质合金 |
| 2.1.5 石墨烯纳米片 |
| 2.1.6 粘结剂及其他原材料 |
| 2.2 高压高温烧结实验设备 |
| 2.2.1 温度测量 |
| 2.2.2 压力标定 |
| 2.3 PDC复合材料制备过程及方法 |
| 2.3.1 工艺流程 |
| 2.3.2 PDC复合材料烧结整体实验方案 |
| 2.3.3 PDC复合材料高温高压烧结 |
| 2.4 PDC样品微观结构和机械性能表征方法 |
| 2.4.1 PDC样品的微观组织结构表征方法 |
| 2.4.2 PDC样品的宏观物理力学性能测试 |
| 3 石墨烯纳米片改性PDC复合材料高压烧结工艺研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 石墨烯纳米片改性PDC复合材料烧结工艺实验 |
| 3.2.1 石墨烯纳米片纯化和均匀分散 |
| 3.2.2 PDC复合材料高压烧结过程和方法 |
| 3.2.3 合成工艺正交试验设计及分析 |
| 3.3 烧结工艺实验验证 |
| 3.3.1 实验方案 |
| 3.3.2 微观组织结构分析 |
| 3.3.3 机械性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 石墨烯纳米片改性PDC复合材料制备及表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 石墨烯纳米片改性PDC复合材料实验方案 |
| 4.3 石墨烯纳米片对PDC复合材料机械性能和微观结构的影响 |
| 4.3.1 石墨烯纳米片对PDC复合材料力学性能的影响 |
| 4.3.2 石墨烯纳米片改性PDC复合材料微观结构观察与分析 |
| 4.4 石墨烯纳米片对PDC复合材料改性机制 |
| 4.5 石墨烯纳米片改性硅中介PDC材料结构与性能分析 |
| 4.5.1 组织结构分析 |
| 4.5.2 机械性能分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 石墨烯纳米片改性PDC复合材料烧结机理研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 普通粉体的烧结过程及烧结动力 |
| 5.3 PDC复合材料烧结动力分析 |
| 5.4 石墨烯纳米片改性PDC复合材料烧结过程及机制 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 Φ62mm PDC复合材料高压制备与表征 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 组装辅件材料的选择 |
| 6.3 实验 |
| 6.3.1 组装结构设计 |
| 6.3.2 实验方法 |
| 6.4 Φ62mmPDC 复合材料微观结构分析 |
| 6.4.1 SEM分析 |
| 6.4.2 XRD分析 |
| 6.4.3 拉曼光谱分析 |
| 6.5 Φ62mmPDC 复合材料物理力学性能表征 |
| 6.5.1 硬度 |
| 6.5.2 耐磨性 |
| 6.5.3 抗弯强度 |
| 6.5.4 界面结合强度 |
| 6.5.5 冲击韧性 |
| 6.5.6 耐热性 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、新型陶瓷刀具在超硬材料加工中的应用（论文参考文献）
- [1]先进光学制造技术最新进展[J]. 王振忠,施晨淳,张鹏飞,杨哲,陈熠,郭江. 机械工程学报, 2021(08)
- [2]纳米孪晶金刚石刀具的飞秒激光-机械化学抛光制备研究[D]. 靳田野. 哈尔滨工业大学, 2021
- [3]复合PVD氮化物刀具涂层的制备及其性能研究[D]. 张权. 广东工业大学, 2020(05)
- [4]超硬材料表面微织构成形用超精密切割工具与工艺[D]. 郑治国. 沈阳工业大学, 2020(01)
- [5]高精度碳化硅单晶刀具的电化学机械复合高效刃磨技术研究[D]. 陈钊杰. 哈尔滨工业大学, 2020
- [6]基于ABAQUS的超硬材料微织构刀具切削仿真及实验研究[D]. 程曦. 北方工业大学, 2021(01)
- [7]双层与纳米多层结构TiSiN/TiAlN涂层的力学及切削性能研究[D]. 查旭明. 华侨大学, 2020(01)
- [8]PCBN刀具负倒棱磨削装置设计及磨削质量研究[D]. 房祥辉. 大连理工大学, 2020(02)
- [9]激光离散强化基体电镀超硬砂轮的制备及磨削性能研究[D]. 蒋艺峰. 长沙理工大学, 2020(07)
- [10]石墨烯纳米片改性PDC复合材料及性能研究[D]. 杨雪峰. 中国矿业大学(北京), 2020(01)