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本文以固体润滑剂对刀具材料性能的影响为研究的切入点,针对添加固体润滑剂的自润滑刀具的切削性能各参数在切削过程中的变化,提出将粉体表面包覆技术同自润滑陶瓷刀具相结合的材料制备方法,从而保证材料的自润滑功能。 首先通过液相包覆非均匀成核法制备了 Al(OH)3包覆 CaF2粉体,对影响Al(OH)3包覆 CaF2粉体效果的因素进行了分析。研究了前驱体溶液 Al3+浓度、pH值、滴定速度以及反应温度对包覆效果的影响;通过试验得出了最佳包覆工艺条件:溶液Al3+浓度为0.15mol/L、pH值为7.5、反应温度为75℃、氨水的滴定速度为3ml/min。 在成功制备Al(OH)3包覆CaF2粉体的基础上,采用湿法分散混料、真空热压烧结工艺,分别以Al2O3/(W,Ti)C,Al2O3/TiC作为新型材料的基体,将两者进行有效结合从而制备出Al2O3/(W,Ti)C/(Al(OH)3/CaF2)和Al2O3/TiC/(Al(OH)3/CaF2)表面包覆自润滑刀具,分析了添加不同含量的包覆型粉末Al(OH)3/CaF2对Al2O3/(W,Ti)C/(Al(OH)3/CaF2)和Al2O3/TiC/(Al(OH)3/CaF2)表面包覆自润滑刀具材料的力学性能的影响。结果表明,通过对固体润滑剂CaF2的有效包覆,在分别以不同含量添加到Al2O3/(W,Ti)C,Al2O3/TiC作为基体的自润滑陶瓷刀具材料中时,其力学性能都得到了显著地提升,其中以添加10%的包覆型Al(OH)3/CaF2的Al2O3/(W,Ti)C/(Al(OH)3/CaF2)表面包覆自润滑陶瓷刀具材料的力学性能为最优,硬度为16.03GPa,断裂韧性为4.12 MPa·m1/2,抗弯强度为607 MPa。与传统的Al2O3/(W,Ti)C/CaF2自润滑陶瓷刀具材料相比,添加包覆型粉末Al(OH)3/CaF2的Al2O3/(W,Ti)C/(Al(OH)3/CaF2)陶瓷刀具在硬度、韧性以及抗弯曲强度等相关参数中提高了21.7%、8%和10.7%。与传统的Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具材料相比,添加包覆型粉末Al(OH)3/CaF2的Al2O3/TiC/(Al(OH)3/CaF2)包覆型自润滑陶瓷刀具材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度分别提高了19.4%、4%和10%。 研究了 Al2O3/(W,Ti)C/(Al(OH)3/CaF2)和 Al2O3/TiC/(Al(OH)3/CaF2)颗粒表面包覆自润滑刀具在连续切削45#钢时的磨损机理,分析了切削速度对刀具后刀面磨损量和刀具寿命的影响,表面包覆自润滑刀具的磨损量随切削速度的增大而增大,随着切削速度的增加,刀具寿命呈现先增加后降低的趋势。分析了自润滑膜磨损过程的演变规律,自润滑膜经过了生成、损坏、脱落和再生等几个循环过程,因此表面包覆自润滑刀具在其生命周期内始终具有自润滑效果。经切削试验表明,刀具的耐磨性能和减摩性能较好,因此添加包覆型固体润滑剂的自润滑刀具材料的设计可以有效地提高刀具材料的切削性能。