制造业是立国之本, 是支撑国家综合国力的重要基石。 随着低碳绿色发展战略的日益兴起, 基于环境意识的高效、 精密、 洁净的高速切削和干切削融合形成的高速干切削技术作为现代制造技术的重要突破, 成为先进制造技术最重要的发展方向之一。
作为高速干切削领域能够有效减少摩擦磨损的加工刀具, 自润滑陶瓷刀具的优势已经引起众多研究人员的关注。 通过在陶瓷基体中引入氟化钙 (CaF2 )等固体润滑剂制备自润滑刀具, 使刀具本身具有减摩能力, 可实现刀具和润滑的有机结合, 是提高干切削刀具性能的有效途径。 但是固体润滑剂的添加在降低摩擦系数实现自润滑的同时, 也会导致刀具材料的力学性能显著降低, 耐磨性能变差, 刀具使用寿命下降明显。 为兼顾刀具材料力学性能和润滑特性之间的平衡, 本书采用核壳包覆工艺对固体润滑剂 CaF2 进行表面改性处理后再将其添加到陶瓷刀具基体中, 制备既满足干切削加工对润滑要求, 又可改善刀具力学性能的系列新型自润滑陶瓷刀具, 实现陶瓷刀具力学性能与自润滑性能的统一。
本书共 10 章, 主要内容包括: 绪论; CaF2 系核壳自润滑陶瓷刀具材料设计; CaF2 系核壳结构固体润滑剂微粒的制备与表征; CaF2@ Al2O3 核壳自润滑陶瓷刀具制备与性能; CaF2@ Al制造业是立国之本, 是支撑国家综合国力的重要基石。 随着低碳绿色发展战略的日益兴起, 基于环境意识的高效、 精密、 洁净的高速切削和干切削融合形成的高速干切削技术作为现代制造技术的重要突破, 成为先进制造技术最重要的发展方向之一。
作为高速干切削领域能够有效减少摩擦磨损的加工刀具, 自润滑陶瓷刀具的优势已经引起众多研究人员的关注。 通过在陶瓷基体中引入氟化钙 (CaF2 )等固体润滑剂制备自润滑刀具, 使刀具本身具有减摩能力, 可实现刀具和润滑的有机结合, 是提高干切削刀具性能的有效途径。 但是固体润滑剂的添加在降低摩擦系数实现自润滑的同时, 也会导致刀具材料的力学性能显著降低, 耐磨性能变差, 刀具使用寿命下降明显。 为兼顾刀具材料力学性能和润滑特性之间的平衡, 本书采用核壳包覆工艺对固体润滑剂 CaF2 进行表面改性处理后再将其添加到陶瓷刀具基体中, 制备既满足干切削加工对润滑要求, 又可改善刀具力学性能的系列新型自润滑陶瓷刀具, 实现陶瓷刀具力学性能与自润滑性能的统一。
本书共 10 章, 主要内容包括: 绪论; CaF2 系核壳自润滑陶瓷刀具材料设计; CaF2 系核壳结构固体润滑剂微粒的制备与表征; CaF2@ Al2O3 核壳自润滑陶瓷刀具制备与性能; CaF2@ Al2O3 核壳自润滑金属陶瓷刀具制备与性能; 纳米 CaF2@ Al2O3 核壳与晶须协同改性自润滑陶瓷刀具制备与性能; CaF2@ SiO2核壳与晶须协同改性自润滑陶瓷刀具制备与性能; CaF2@ Ni-B 核壳自润滑陶瓷刀具制备与性能; CaF2 系核壳自润滑陶瓷刀具材料的摩擦磨损特性; CaF2系核壳自润滑陶瓷刀具的切削性能。 各章节既密切关联, 又有一定的独立性。
本书全面介绍了作者研究团队多年来在 CaF2 系核壳自润滑陶瓷刀具设计、制备与应用领域取得的创新性研究成果。 主要内容均取材于作者在国内外专业期刊发表的学术论文以及作者所指导博士和硕士研究生的研究论文。 撰写本书
的主要目的是向读者介绍 CaF2 系核壳包覆技术在自润滑陶瓷刀具研究领域最新进展与应用, 从而为我国自润滑陶瓷具技术的研究与发展起到推动作用。
本书 相 关 研 究 工 作 得 到 了 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 51575285、51905285 、 山 东 省 自 然 科 学 基 金 项 目ZR2016EEP15、 ZR2017LEE014、ZR2020ME155 和 山 东 省 重 点 研 发 计 划 项 目 2014GGX103001、2017GGX30118、 2019GGX104084等资助。
在本书的初审和定稿讨论中, XXX 等提出了很多宝贵的修改意见, 我们在此谨致衷心的谢意!
第 1 章 绪论
1. 1 自润滑陶瓷刀具
1. 1. 1 自润滑陶瓷刀具和固体润滑剂
1. 1. 2 陶瓷刀具实现自润滑的途径
1. 1. 3 固体润滑剂对自润滑材料性能的影响
1. 2 核壳结构及其在陶瓷材料中的应用
1. 2. 1 核壳结构材料制备方法
1. 2. 2 核壳结构材料形成机理
1. 2. 3 核壳结构在陶瓷材料中的应用
1. 3 CaF2 系核壳自润滑陶瓷刀具
第 2 章 CaF2 系核壳自润滑陶瓷刀具材料设计
2. 1 微米 CaF2@ Al核壳自润滑陶瓷刀具材料设计
2. 1. 1 包覆材料的选择
2. 1. 2 包覆型固体润滑剂的极限含量的确定
2. 1. 3 刀具材料组分的确定
2. 1. 4 组分间化学物理相容性分析
2. 2 CaF2 系其他核壳自润滑陶瓷刀具材料设计
2. 2. 1 纳米 CaF2@ Al多层核壳自润滑金属陶瓷刀具材料设计
2. 2. 2 纳米 CaF2@ Al与 ZrO2 晶须复合改性自润滑陶瓷刀具材料设计
2. 2. 3 CaF2@ Ni-B 核壳自润滑陶瓷刀具材料设计
2. 2. 4 CaF2@ SiO2 核壳与 SiC 晶须协同改性自润滑陶瓷刀具材料设计
第 3 章 CaF2 系核壳结构固体润滑剂微粒的制备与表征
3. 1 CaF2 系核壳包覆微粒的形成机理
3. 1. 1 非均匀成核的理论基础
3. 1. 2 Al(OH)3 结晶沉淀条件
3. 1. 3 Al(OH)3 析晶推动力
3. 1. 4 成核过程
3. 1. 5 包覆层生长
3. 2 CaF2 系核壳包覆微粒的形成过程仿真
3. 2. 1 CaF2@ Al(OH)3 系核壳包覆微粒的形成过程仿真
3. 2. 2 CaF2@ SiO2 核壳包覆微粒的工艺参数仿真
3. 3 微米 CaF2@ Al核壳包覆微粒的制备及表征
3. 3. 1 CaF2@ Al微米核壳包覆微粒的制备
3. 3. 2 工艺参数对 CaF2@ Al微米核壳包覆微粒的影响
3. 4 纳米 CaF2@ Al核壳包覆微粒的制备及表征
3. 4. 1 纳米 CaF2 颗粒的制备
3. 4. 2 CaF2@ Al(OH)3 纳米核壳包覆微粒的制备
3. 4. 3 工艺参数对 CaF2@ Al纳米核壳包覆微粒的影响
3. 4. 4 纳米 CaF2@ Al核壳包覆微粒的包覆机理分析
3. 5 CaF2@ Ni-B 核壳包覆微粒的制备及表征
3. 5. 1 CaF2@ Ni-B 核壳包覆微粒的制备
3. 5. 2 工艺参数对超 CaF2@ Ni-B 核壳包覆微粒的影响
3. 5. 3 CaF2@ Ni-B 核壳包覆微粒的微观形貌与镀层成分的影响
3. 6 CaF2@ SiO2 核壳包覆微粒的制备及表征
3. 6. 1 纳米 CaF2 的制备
3. 6. 2 CaF2@ SiO2 纳米核壳包覆微粒的制备
3. 6. 3 工艺参数对 CaF2@ SiO2 纳米包覆微粒的影响
3. 6. 4 CaF2@ SiO2 核壳包覆微粒的包覆机理分析
第 4 章 微米 CaF2@Al2O3 核壳自润滑陶瓷刀具制备与性能
4. 1 微米 CaF2@ Al核壳自润滑陶瓷刀具材料的制备
4. 1. 1 实验原料
4. 1. 2 制备工艺
4. 2 微米 CaF2@ Al核壳自润滑陶瓷刀具材料的力学性能分析
4. 2. 1 试样制备
4. 2. 2 测试方法
4. 2. 3 CaF2@ Al含量对 AT-C@ X 系列刀具材料力学性能的影响
4. 2. 4 CaF2@ Al含量对 ATCN-C@ X 系列刀具材料力学性能的影响
4. 3 微米 CaF2@ Al核壳自润滑陶瓷刀具材料的物相与微观结构分析
4. 3. 1 物相分析
4. 3. 2 微观结构
4. 3. 3 CaF2@ Al含量对 AT-C@ X 系列刀具材料微观结构的影响
4. 3. 4 CaF2@ Al含量对 ATCN-C@ X 系列刀具材料微观结构的影响
4. 4 微米 CaF2@ Al核壳自润滑陶瓷刀具增韧机理分析
第 5 章 CaF2@Al2O3 核壳自润滑金属陶瓷刀具制备与性能
5. 1 CaF2@ Al核壳自润滑金属陶瓷刀具的制备
5. 1. 1 实验原料
5. 2. 2 制备工艺
5. 2 CaF2@ Al核壳自润滑金属陶瓷刀具的力学性能分析
5. 3 CaF2@ Al核壳自润滑金属陶瓷刀具的微观形貌分析
5. 4 CaF2@ Al核壳自润滑金属陶瓷刀具增韧机理分析
第 6 章 纳米 CaF2@Al2O3 核壳与晶须协同改性自润滑陶瓷刀具制备与性能
6. 1 纳米 CaF2@ Al核壳与晶须协同改性自润滑陶瓷刀具材料的制备
6. 1. 1 实验原料
6. 1. 2 制备工艺
6. 2 纳米 CaF2@ Al核壳与晶须协同改性自润滑陶瓷刀具材料力学性能
6. 2. 1 纳米 CaF2@ Al含量对力学性能的影响
6. 2. 2 ZrO2 晶须含量对力学性能的影响
6. 3 纳米 CaF2@ Al核壳与晶须协同改性自润滑陶瓷刀具材料物相分析和微观结构表征
6. 3. 1 物相分析
6. 3. 2 刀具材料微观结构分析
6. 3. 3 ZrO2 晶须含量对刀具材料微观结构的影响
6. 4 纳米 CaF2@ Al核壳与晶须协同改性自润滑陶瓷刀具增韧机理分析
第 7 章 CaF2@SiO2 核壳与晶须协同改性自润滑陶瓷刀具制备与性能
7. 1 CaF2@ SiO2 核壳与晶须协同改性自润滑陶瓷刀具材料的制备
7. 1. 1 实验原料
7. 1. 2 制备工?
7. 2 CaF2@ SiO2 核壳与晶须协同改性自润滑陶瓷刀具材料力学性能
7. 2. 1 添加 CaF2@ SiO2 的陶瓷刀具力学性能分析
7. 2. 2 添加 CaF2@ SiO2 和 SiC 晶须的陶瓷刀具力学性能分析
7. 3 CaF2@ SiO2 核壳与晶须协同改性自润滑陶瓷刀具材料物相分析和微观结构表征
7. 3. 1 物相分析
7. 3. 2 刀具材料微观结构分析
7. 4 CaF2@ SiO2 核壳与晶须协同改性自润滑陶瓷刀具增韧机理分析
第 8 章 CaF2@Ni-B 核壳自润滑陶瓷刀具制备与性能
8. 1 CaF2@ Ni-B 核壳自润滑陶瓷刀具材料制备
8. 1. 1 实验原料
8. 1. 2 制备工艺
8. 2 CaF2@ Ni-B 核壳自润滑陶瓷刀具材料力学性能
8. 2. 1 添加 CaF2@ Ni-B 对力学性能的影响
8. 2. 2 CaF2@ Ni-B 含量对力学性能的影响
8. 3 CaF2@ Ni-B 核壳自润滑陶瓷刀具材料物相分析和微观结构表征
8. 3. 1 物相分析
8. 3. 2 刀具材料微观结构分析
8. 3. 3 烧结温度对材料的微观形貌影响
8. 3. 4 保温时间对材料的微观形貌影响
第 9 章 CaF2 系核壳自润滑陶瓷刀具材料的摩擦磨损特性
9. 1 试验装置与方法
9. 2 试验条件对自润滑陶瓷刀具材料摩擦磨损性能的影响
9. 2. 1 对自润滑陶瓷刀具材料摩擦磨损性能的影响
9. 2. 2 对自润滑金属陶瓷刀具材料摩擦磨损性能的影响
9. 3 CaF2@ Al含量对自润滑陶瓷刀具材料摩擦磨损特性的影响
9. 3. 1 CaF2@ Al含量对自润滑陶瓷刀具材料摩擦磨损特性的影响
9. 3. 2 CaF2@ Al含量对自润滑金属陶瓷刀具材料摩擦磨损特性的影响
9. 4 CaF2 系核壳自润滑陶瓷刀具材料的减摩耐磨机理
9. 4. 1 CaF2@ Al2O3 自润滑陶瓷刀具材料的减摩耐磨机理
9. 4. 2 CaF2@ Al2O3 自润滑金属陶瓷刀具材料的减摩耐磨机理
第 10 章 CaF2 系核壳自润滑陶瓷刀具的切削性能
10. 1 切削试验
10. 1. 1 试验条件
10. 1. 2 测试方法
10. 2 添加 CaF2@ Al对陶瓷刀具切削性能的影响
10. 2. 1 添加 CaF2@ Al对陶瓷刀具切削力的影响
10. 2. 2 添加 CaF2@ Al2O3 对陶瓷刀具切削温度的影响
10. 2. 3 添加 CaF2@ Al对陶瓷刀具后刀面磨损量的影响
10. 2. 4 添加 CaF2@ Al对工件已加工表面粗糙度的影响
10.2.5 添加 CaF2@ Al的自润滑陶瓷刀具在切削过程中的磨损机理
10. 3 添加 CaF2@ Al和 ZrO2 晶须对陶瓷刀具切削性能的影响
10.3.1 添加 CaF2@ Al和 ZrO2 晶须对陶瓷刀具切削温度的影响
10.3.2 添加 CaF2@ Al和 ZrO2 晶须加工工件表面粗糙度的影响
10.3.3 添加 CaF2@ Al和 ZrO2 晶须对陶瓷刀具摩擦系数的影响
10.3.4 添加 CaF2@ Al和 ZrO2 的自润滑陶瓷刀具在切削过程中的磨损形式
10.4添加 CaF2@ SiO2 和 SiC 晶须对陶瓷刀具切削性能的影响
10.4.1添加 CaF2@ SiO2 和 SiC 晶须对陶瓷刀具切削力的影响
10.4.2 添加 CaF2@ SiO2 和 SiC 晶须对陶瓷刀具切削温度的影响
10.4.3 添加 CaF2@ SiO2 和 SiC 晶须对陶瓷刀具前后刀面磨损形式
10.5 添加 CaF2@ Ni-B 对陶瓷刀具切削性能的影响
10.5.1 添加 CaF2@ Ni-B 对陶瓷刀具后刀面磨损量的影响
10.5.2 添加 CaF2@ Ni-B 对工件已加工表面粗糙度的影响
10.5.3 添加 CaF2@ Ni-B 的自润滑陶瓷刀具对切削力及摩擦系数的影响
10.5.4 添加 CaF2@ Ni-B 的自润滑陶瓷刀具在切削过程中的磨损机理
10.6 添加 CaF2@ Al2O3 对金属陶瓷刀具切削性能的影响
10.6.1 添加 CaF2@ Al对金属陶瓷刀具切削力的影响
10.6.2 添加 CaF2@ Al对金属陶瓷刀具切削温度的影响
10.6.3 添加 CaF2@ Al对金属陶瓷刀具后刀面磨损量的影响
10.6.4 添加 CaF2@ Al对工件已加工表面粗糙度的影响
10.6.5 添加 CaF2@ Al的自润滑金属陶瓷刀具在切削过程中的减摩耐磨机理
参考文献
新书资讯
