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纳米复合陶瓷

纳米复合陶瓷可分为四种类型:分散型、梯度型、被复型和纳米-纳米复合。纳米复合微粒的制备有气相法、液相法和固相法。分散型和被复型纳米复合陶瓷的  (本文共7页) 阅读全文>>

山东大学
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Al_2O_3基梯度纳米复合陶瓷刀具的研制及切削性能研究

本文将纳米复合陶瓷与梯度功能陶瓷的优势相结合,实现纳米复合的微观强韧化机制与梯度功能复合的宏观抗热震性提高机制的有机结合,研制成具有高抗热震性能的梯度纳米复合陶瓷刀具材料。本文研究了梯度纳米复合陶瓷刀具材料的宏微观设计、组分配比、制备工艺及其优化、力学性能、显微组织结构、刀具材料的抗热震性能和强韧化机制以及刀具材料的切削性能和磨损破损机理等。建立了梯度纳米复合陶瓷刀具材料的宏—微观设计模型,研究了抗热震性与宏—微观结构及物理性能参数的关系,提出了高抗热震性梯度纳米复合陶瓷刀具材料的设计原则,即:Al2O3基梯度纳米复合陶瓷刀具材料的弹性模量应由表及里递减分布;导热系数、泊松比以及热膨胀系数应由表及里递增分布;层厚比应取小值;纳米相与微米相的粒径比为0.2及纳米相的体积分数为4vo1%时,刀具材料的抗热震性较佳,且比未考虑纳米相影响的热震温差提高了12.5%。应用ANSYS有限元软件对Al2O3基梯度纳米复合陶瓷刀具材料的抗热震性...  (本文共178页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东轻工业学院
山东轻工业学院

氧化铝基纳米复合陶瓷及其工模具应用基础研究

氧化铝陶瓷具有高硬度、耐磨损、耐高温、抗腐蚀、低密度、原料分布广等优点,但韧性和强度较差,限制了其广泛应用。寻求合适的方法提高氧化铝陶瓷的强韧性,具有重要的理论意义和应用价值。本文用纳米ZrO_2与Ti(C,N)多相复合协同强韧化Al_2O_3陶瓷,研制成功了纳米复合陶瓷工模具材料Al_2O_3/Ti(C,N)/ZrO_2,其抗弯强度为796 MPa、断裂韧性为8.92 MPa·m~(1/2)、硬度15.4GPa。探讨了组分含量、烧结工艺对纳米陶瓷工模具材料微观结构和力学性能的影响,与单一的Al_2O_3陶瓷材料相比,其抗弯强度和断裂韧性都得到大幅提高。在致密的烧结陶瓷中,纳米ZrO_2和Ti(C,N)与微米Al_2O_3形成了典型的晶内/晶间混合型结构,裂纹从晶间到晶内再到晶间的路径扩展,消耗了更多的断裂能,形成了沿晶/穿晶混合的断裂模式,是其综合力学性能得到较大提高的主要原因。裂纹偏转和桥联及裂纹分支和颗粒拔出,是复合材料韧...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
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纳米复合陶瓷刀具材料多尺度模拟研究

陶瓷刀具材料具有高的强度、较强的红硬性和耐磨性,是一类极具发展前途的刀具材料,但是由于断裂韧度较低,限制了其广泛应用。纳米复合陶瓷刀具材料的出现有望从根本上解决陶瓷刀具材料断裂韧度低的问题。材料的宏观力学性能主要取决于微观组织,对材料进行宏、微观尺度耦合模拟,研究微观组织和宏观力学性能之间的关系,对纳米复合陶瓷刀具材料的研发具有重要的理论指导意义。本文研究了烧结过程中陶瓷刀具材料晶粒生长理论和Monte Carlo模拟方法,建立了无缺陷两相纳米复合陶瓷刀具材料微观组织演变的Monte Carlo Potts模型,基于微软公司开发的Visual C++6.0平台,利用C++编程语言,开发了模拟程序,对微观组织演变过程进行了模拟和试验验证。模拟研究了纳米第二相的粒径及含量对纳米复合陶瓷刀具材料微观组织演变的影响。结果表明,纳米颗粒对基体晶粒的生长具有阻碍作用,能够细化基体晶粒。在含量相同的情况下,尺寸大的纳米颗粒钉扎作用弱;在尺寸相...  (本文共170页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
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Sialon-Si_3N_4梯度纳米复合陶瓷刀具的研制及高速切削性能研究

镍基合金具有优良的力学性能,广泛应用于航空、航天及核工业等领域,但高速切削镍基合金时具有切削力大、切削温度高、刀具寿命低等特点,高性能刀具是镍基合金高效高质量加工的关键技术之一。本文借鉴梯度功能材料(FGM)和纳米复合材料的研究方法,将梯度功能复合的热应力缓解及表面压应力特性和纳米复合的强韧化机制进行有机结合,建立了梯度纳米复合陶瓷刀具材料的宏微观结构模型,系统研究了梯度纳米复合陶瓷刀具材料的制备工艺、力学性能及微观结构、抗摩擦磨损性能、抗热冲击及热疲劳性能等,并对刀具的高速切削性能及其失效机理进行了分析与研究。建立了高速切削过程的非均匀热—力—化学多场耦合模型,明确梯度纳米复合刀具组分及结构的设计目标及要求。提出了梯度纳米复合陶瓷刀具材料的设计基本原则,对刀具材料“宏观”性能进行分解,以适应和抵抗非均匀多场作用,再进行各局部“微观”结构及性能设计,建立了适于高速切削的梯度纳米复合陶瓷刀具材料的宏微观结构模型。采用粉末铺填—热压...  (本文共168页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
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Al_2O_3基纳米复合陶瓷刀具材料的研制及切削性能研究

纳米复合陶瓷刀具材料的计算设计是当前国际上该领域内的重大研究方向之一。本文提出了基于Mori-Tanaka方法的纳米复合陶瓷刀具材料设计方法,研究纳米复合陶瓷刀具材料的微观结构与宏观力学性能的关系,预测纳米复合陶瓷刀具材料的强度、断裂韧度及硬度,优化纳米复合陶瓷刀具材料的制备工艺参数,并对纳米复合陶瓷刀具材料的力学性能与微观组织结构之间的关系、材料断裂机制、刀具的切削性能和磨损破损机理等进行了分析与研究。提出了基于Mori-Tanaka方法的纳米复合陶瓷刀具材料设计方法,详细讨论了刀具材料中的组分设计、物化相容性分析以及微观结构设计。为获得具有较高致密度的陶瓷素坯,应用多组元双尺度球形颗粒堆积模型,计算求得纳米复合陶瓷刀具材料体系中最佳的纳米颗粒与微米颗粒的粒度比及纳米颗粒体积分数。根据自洽理论,应用Mori-Tanaka方法建立了二相胞元的刚度预报模型,预测了Al_2O_3/(W,Ti)C(简称AWT)纳米复合陶瓷刀具材料的有...  (本文共180页) 本文目录 | 阅读全文>>