《CaF2系核殼自潤滑陶瓷刀具》針對于自潤滑陶瓷刀具減摩耐磨性能與力學(xué)性能不能同時兼顧的問題，將核殼包覆技術(shù)引入到自潤滑陶瓷刀具的研制中，利用核殼包覆材料的優(yōu)勢，對自潤滑陶瓷刀具材料的制備開發(fā)進(jìn)行了創(chuàng)新，并選定以CaF2固體潤滑劑為核心，不同增強(qiáng)相為包覆殼材料，研制出了以CaF2為體系的一系列的核殼包覆式自潤滑陶瓷刀具，有效平衡了自潤滑陶瓷刀具自潤滑性能與力學(xué)性能的此消彼長的問題。核殼包覆式自潤滑陶瓷刀具的研制，不僅為今后自潤滑陶瓷刀具的進(jìn)一步開發(fā)帶來了新的研究思路，并為其他固體潤滑劑在自潤滑陶瓷材料領(lǐng)域的研制應(yīng)用，起到良好的推動作用，具有廣闊的研究前景。
制造業(yè)是立國之本, 是支撐國家綜合國力的重要基石。 隨著低碳綠色發(fā)展戰(zhàn)略的日益興起, 基于環(huán)境意識的高效、 精密、 潔凈的高速切削和干切削融合形成的高速干切削技術(shù)作為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要突破, 成為先進(jìn)制造技術(shù)最重要的發(fā)展方向之一。
作為高速干切削領(lǐng)域能夠有效減少摩擦磨損的加工刀具, 自潤滑陶瓷刀具的優(yōu)勢已經(jīng)引起眾多研究人員的關(guān)注。 通過在陶瓷基體中引入氟化鈣 (CaF2 )等固體潤滑劑制備自潤滑刀具, 使刀具本身具有減摩能力, 可實(shí)現(xiàn)刀具和潤滑的有機(jī)結(jié)合, 是提高干切削刀具性能的有效途徑。 但是固體潤滑劑的添加在降低摩擦系數(shù)實(shí)現(xiàn)自潤滑的同時, 也會導(dǎo)致刀具材料的力學(xué)性能顯著降低, 耐磨性能變差, 刀具使用壽命下降明顯。 為兼顧刀具材料力學(xué)性能和潤滑特性之間的平衡, 本書采用核殼包覆工藝對固體潤滑劑 CaF2 進(jìn)行表面改性處理后再將其添加到陶瓷刀具基體中, 制備既滿足干切削加工對潤滑要求, 又可改善刀具力學(xué)性能的系列新型自潤滑陶瓷刀具, 實(shí)現(xiàn)陶瓷刀具力學(xué)性能與自潤滑性能的統(tǒng)一。
本書共 10 章, 主要內(nèi)容包括: 緒論; CaF2 系核殼自潤滑陶瓷刀具材料設(shè)計; CaF2 系核殼結(jié)構(gòu)固體潤滑劑微粒的制備與表征; CaF2@ Al2O3 核殼自潤滑陶瓷刀具制備與性能; CaF2@ Al制造業(yè)是立國之本, 是支撐國家綜合國力的重要基石。 隨著低碳綠色發(fā)展戰(zhàn)略的日益興起, 基于環(huán)境意識的高效、 精密、 潔凈的高速切削和干切削融合形成的高速干切削技術(shù)作為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要突破, 成為先進(jìn)制造技術(shù)最重要的發(fā)展方向之一。
作為高速干切削領(lǐng)域能夠有效減少摩擦磨損的加工刀具, 自潤滑陶瓷刀具的優(yōu)勢已經(jīng)引起眾多研究人員的關(guān)注。 通過在陶瓷基體中引入氟化鈣 (CaF2 )等固體潤滑劑制備自潤滑刀具, 使刀具本身具有減摩能力, 可實(shí)現(xiàn)刀具和潤滑的有機(jī)結(jié)合, 是提高干切削刀具性能的有效途徑。 但是固體潤滑劑的添加在降低摩擦系數(shù)實(shí)現(xiàn)自潤滑的同時, 也會導(dǎo)致刀具材料的力學(xué)性能顯著降低, 耐磨性能變差, 刀具使用壽命下降明顯。 為兼顧刀具材料力學(xué)性能和潤滑特性之間的平衡, 本書采用核殼包覆工藝對固體潤滑劑 CaF2 進(jìn)行表面改性處理后再將其添加到陶瓷刀具基體中, 制備既滿足干切削加工對潤滑要求, 又可改善刀具力學(xué)性能的系列新型自潤滑陶瓷刀具, 實(shí)現(xiàn)陶瓷刀具力學(xué)性能與自潤滑性能的統(tǒng)一。
本書共 10 章, 主要內(nèi)容包括: 緒論; CaF2 系核殼自潤滑陶瓷刀具材料設(shè)計; CaF2 系核殼結(jié)構(gòu)固體潤滑劑微粒的制備與表征; CaF2@ Al2O3 核殼自潤滑陶瓷刀具制備與性能; CaF2@ Al2O3 核殼自潤滑金屬陶瓷刀具制備與性能; 納米 CaF2@ Al2O3 核殼與晶須協(xié)同改性自潤滑陶瓷刀具制備與性能; CaF2@ SiO2核殼與晶須協(xié)同改性自潤滑陶瓷刀具制備與性能; CaF2@ Ni-B 核殼自潤滑陶瓷刀具制備與性能; CaF2 系核殼自潤滑陶瓷刀具材料的摩擦磨損特性; CaF2系核殼自潤滑陶瓷刀具的切削性能。 各章節(jié)既密切關(guān)聯(lián), 又有一定的獨(dú)立性。
本書全面介紹了作者研究團(tuán)隊多年來在 CaF2 系核殼自潤滑陶瓷刀具設(shè)計、制備與應(yīng)用領(lǐng)域取得的創(chuàng)新性研究成果。 主要內(nèi)容均取材于作者在國內(nèi)外專業(yè)期刊發(fā)表的學(xué)術(shù)論文以及作者所指導(dǎo)博士和碩士研究生的研究論文。 撰寫本書
的主要目的是向讀者介紹 CaF2 系核殼包覆技術(shù)在自潤滑陶瓷刀具研究領(lǐng)域最新進(jìn)展與應(yīng)用, 從而為我國自潤滑陶瓷具技術(shù)的研究與發(fā)展起到推動作用。
本書 相 關(guān) 研 究 工 作 得 到 了 國 家 自 然 科 學(xué) 基 金 項 目 51575285、51905285 、 山 東 省 自 然 科 學(xué) 基 金 項 目ZR2016EEP15、 ZR2017LEE014、ZR2020ME155 和 山 東 省 重 點(diǎn) 研 發(fā) 計 劃 項 目 2014GGX103001、2017GGX30118、 2019GGX104084等資助。
在本書的初審和定稿討論中, XXX 等提出了很多寶貴的修改意見, 我們在此謹(jǐn)致衷心的謝意!
第 1 章 緒論
1. 1 自潤滑陶瓷刀具
1. 1. 1 自潤滑陶瓷刀具和固體潤滑劑
1. 1. 2 陶瓷刀具實(shí)現(xiàn)自潤滑的途徑
1. 1. 3 固體潤滑劑對自潤滑材料性能的影響
1. 2 核殼結(jié)構(gòu)及其在陶瓷材料中的應(yīng)用
1. 2. 1 核殼結(jié)構(gòu)材料制備方法
1. 2. 2 核殼結(jié)構(gòu)材料形成機(jī)理
1. 2. 3 核殼結(jié)構(gòu)在陶瓷材料中的應(yīng)用
1. 3 CaF2 系核殼自潤滑陶瓷刀具
第 2 章 CaF2 系核殼自潤滑陶瓷刀具材料設(shè)計
2. 1 微米 CaF2@ Al核殼自潤滑陶瓷刀具材料設(shè)計
2. 1. 1 包覆材料的選擇
2. 1. 2 包覆型固體潤滑劑的極限含量的確定
2. 1. 3 刀具材料組分的確定
2. 1. 4 組分間化學(xué)物理相容性分析
2. 2 CaF2 系其他核殼自潤滑陶瓷刀具材料設(shè)計
2. 2. 1 納米 CaF2@ Al多層核殼自潤滑金屬陶瓷刀具材料設(shè)計
2. 2. 2 納米 CaF2@ Al與 ZrO2 晶須復(fù)合改性自潤滑陶瓷刀具材料設(shè)計
2. 2. 3 CaF2@ Ni-B 核殼自潤滑陶瓷刀具材料設(shè)計
2. 2. 4 CaF2@ SiO2 核殼與 SiC 晶須協(xié)同改性自潤滑陶瓷刀具材料設(shè)計
第 3 章 CaF2 系核殼結(jié)構(gòu)固體潤滑劑微粒的制備與表征
3. 1 CaF2 系核殼包覆微粒的形成機(jī)理
3. 1. 1 非均勻成核的理論基礎(chǔ)
3. 1. 2 Al(OH)3 結(jié)晶沉淀條件
3. 1. 3 Al(OH)3 析晶推動力
3. 1. 4 成核過程
3. 1. 5 包覆層生長
3. 2 CaF2 系核殼包覆微粒的形成過程仿真
3. 2. 1 CaF2@ Al(OH)3 系核殼包覆微粒的形成過程仿真
3. 2. 2 CaF2@ SiO2 核殼包覆微粒的工藝參數(shù)仿真
3. 3 微米 CaF2@ Al核殼包覆微粒的制備及表征
3. 3. 1 CaF2@ Al微米核殼包覆微粒的制備
3. 3. 2 工藝參數(shù)對 CaF2@ Al微米核殼包覆微粒的影響
3. 4 納米 CaF2@ Al核殼包覆微粒的制備及表征
3. 4. 1 納米 CaF2 顆粒的制備
3. 4. 2 CaF2@ Al(OH)3 納米核殼包覆微粒的制備
3. 4. 3 工藝參數(shù)對 CaF2@ Al納米核殼包覆微粒的影響
3. 4. 4 納米 CaF2@ Al核殼包覆微粒的包覆機(jī)理分析
3. 5 CaF2@ Ni-B 核殼包覆微粒的制備及表征
3. 5. 1 CaF2@ Ni-B 核殼包覆微粒的制備
3. 5. 2 工藝參數(shù)對超 CaF2@ Ni-B 核殼包覆微粒的影響
3. 5. 3 CaF2@ Ni-B 核殼包覆微粒的微觀形貌與鍍層成分的影響
3. 6 CaF2@ SiO2 核殼包覆微粒的制備及表征
3. 6. 1 納米 CaF2 的制備
3. 6. 2 CaF2@ SiO2 納米核殼包覆微粒的制備
3. 6. 3 工藝參數(shù)對 CaF2@ SiO2 納米包覆微粒的影響
3. 6. 4 CaF2@ SiO2 核殼包覆微粒的包覆機(jī)理分析
第 4 章 微米 CaF2@Al2O3 核殼自潤滑陶瓷刀具制備與性能
4. 1 微米 CaF2@ Al核殼自潤滑陶瓷刀具材料的制備
4. 1. 1 實(shí)驗(yàn)原料
4. 1. 2 制備工藝
4. 2 微米 CaF2@ Al核殼自潤滑陶瓷刀具材料的力學(xué)性能分析
4. 2. 1 試樣制備
4. 2. 2 測試方法
4. 2. 3 CaF2@ Al含量對 AT-C@ X 系列刀具材料力學(xué)性能的影響
4. 2. 4 CaF2@ Al含量對 ATCN-C@ X 系列刀具材料力學(xué)性能的影響
4. 3 微米 CaF2@ Al核殼自潤滑陶瓷刀具材料的物相與微觀結(jié)構(gòu)分析
4. 3. 1 物相分析
4. 3. 2 微觀結(jié)構(gòu)
4. 3. 3 CaF2@ Al含量對 AT-C@ X 系列刀具材料微觀結(jié)構(gòu)的影響
4. 3. 4 CaF2@ Al含量對 ATCN-C@ X 系列刀具材料微觀結(jié)構(gòu)的影響
4. 4 微米 CaF2@ Al核殼自潤滑陶瓷刀具增韌機(jī)理分析
第 5 章 CaF2@Al2O3 核殼自潤滑金屬陶瓷刀具制備與性能
5. 1 CaF2@ Al核殼自潤滑金屬陶瓷刀具的制備
5. 1. 1 實(shí)驗(yàn)原料
5. 2. 2 制備工藝
5. 2 CaF2@ Al核殼自潤滑金屬陶瓷刀具的力學(xué)性能分析
5. 3 CaF2@ Al核殼自潤滑金屬陶瓷刀具的微觀形貌分析
5. 4 CaF2@ Al核殼自潤滑金屬陶瓷刀具增韌機(jī)理分析
第 6 章 納米 CaF2@Al2O3 核殼與晶須協(xié)同改性自潤滑陶瓷刀具制備與性能
6. 1 納米 CaF2@ Al核殼與晶須協(xié)同改性自潤滑陶瓷刀具材料的制備
6. 1. 1 實(shí)驗(yàn)原料
6. 1. 2 制備工藝
6. 2 納米 CaF2@ Al核殼與晶須協(xié)同改性自潤滑陶瓷刀具材料力學(xué)性能
6. 2. 1 納米 CaF2@ Al含量對力學(xué)性能的影響
6. 2. 2 ZrO2 晶須含量對力學(xué)性能的影響
6. 3 納米 CaF2@ Al核殼與晶須協(xié)同改性自潤滑陶瓷刀具材料物相分析和微觀結(jié)構(gòu)表征
6. 3. 1 物相分析
6. 3. 2 刀具材料微觀結(jié)構(gòu)分析
6. 3. 3 ZrO2 晶須含量對刀具材料微觀結(jié)構(gòu)的影響
6. 4 納米 CaF2@ Al核殼與晶須協(xié)同改性自潤滑陶瓷刀具增韌機(jī)理分析
第 7 章 CaF2@SiO2 核殼與晶須協(xié)同改性自潤滑陶瓷刀具制備與性能
7. 1 CaF2@ SiO2 核殼與晶須協(xié)同改性自潤滑陶瓷刀具材料的制備
7. 1. 1 實(shí)驗(yàn)原料
7. 1. 2 制備工?
7. 2 CaF2@ SiO2 核殼與晶須協(xié)同改性自潤滑陶瓷刀具材料力學(xué)性能
7. 2. 1 添加 CaF2@ SiO2 的陶瓷刀具力學(xué)性能分析
7. 2. 2 添加 CaF2@ SiO2 和 SiC 晶須的陶瓷刀具力學(xué)性能分析
7. 3 CaF2@ SiO2 核殼與晶須協(xié)同改性自潤滑陶瓷刀具材料物相分析和微觀結(jié)構(gòu)表征
7. 3. 1 物相分析
7. 3. 2 刀具材料微觀結(jié)構(gòu)分析
7. 4 CaF2@ SiO2 核殼與晶須協(xié)同改性自潤滑陶瓷刀具增韌機(jī)理分析
第 8 章 CaF2@Ni-B 核殼自潤滑陶瓷刀具制備與性能
8. 1 CaF2@ Ni-B 核殼自潤滑陶瓷刀具材料制備
8. 1. 1 實(shí)驗(yàn)原料
8. 1. 2 制備工藝
8. 2 CaF2@ Ni-B 核殼自潤滑陶瓷刀具材料力學(xué)性能
8. 2. 1 添加 CaF2@ Ni-B 對力學(xué)性能的影響
8. 2. 2 CaF2@ Ni-B 含量對力學(xué)性能的影響
8. 3 CaF2@ Ni-B 核殼自潤滑陶瓷刀具材料物相分析和微觀結(jié)構(gòu)表征
8. 3. 1 物相分析
8. 3. 2 刀具材料微觀結(jié)構(gòu)分析
8. 3. 3 燒結(jié)溫度對材料的微觀形貌影響
8. 3. 4 保溫時間對材料的微觀形貌影響
第 9 章 CaF2 系核殼自潤滑陶瓷刀具材料的摩擦磨損特性
9. 1 試驗(yàn)裝置與方法
9. 2 試驗(yàn)條件對自潤滑陶瓷刀具材料摩擦磨損性能的影響
9. 2. 1 對自潤滑陶瓷刀具材料摩擦磨損性能的影響
9. 2. 2 對自潤滑金屬陶瓷刀具材料摩擦磨損性能的影響
9. 3 CaF2@ Al含量對自潤滑陶瓷刀具材料摩擦磨損特性的影響
9. 3. 1 CaF2@ Al含量對自潤滑陶瓷刀具材料摩擦磨損特性的影響
9. 3. 2 CaF2@ Al含量對自潤滑金屬陶瓷刀具材料摩擦磨損特性的影響
9. 4 CaF2 系核殼自潤滑陶瓷刀具材料的減摩耐磨機(jī)理
9. 4. 1 CaF2@ Al2O3 自潤滑陶瓷刀具材料的減摩耐磨機(jī)理
9. 4. 2 CaF2@ Al2O3 自潤滑金屬陶瓷刀具材料的減摩耐磨機(jī)理
第 10 章 CaF2 系核殼自潤滑陶瓷刀具的切削性能
10. 1 切削試驗(yàn)
10. 1. 1 試驗(yàn)條件
10. 1. 2 測試方法
10. 2 添加 CaF2@ Al對陶瓷刀具切削性能的影響
10. 2. 1 添加 CaF2@ Al對陶瓷刀具切削力的影響
10. 2. 2 添加 CaF2@ Al2O3 對陶瓷刀具切削溫度的影響
10. 2. 3 添加 CaF2@ Al對陶瓷刀具后刀面磨損量的影響
10. 2. 4 添加 CaF2@ Al對工件已加工表面粗糙度的影響
10.2.5 添加 CaF2@ Al的自潤滑陶瓷刀具在切削過程中的磨損機(jī)理
10. 3 添加 CaF2@ Al和 ZrO2 晶須對陶瓷刀具切削性能的影響
10.3.1 添加 CaF2@ Al和 ZrO2 晶須對陶瓷刀具切削溫度的影響
10.3.2 添加 CaF2@ Al和 ZrO2 晶須加工工件表面粗糙度的影響
10.3.3 添加 CaF2@ Al和 ZrO2 晶須對陶瓷刀具摩擦系數(shù)的影響
10.3.4 添加 CaF2@ Al和 ZrO2 的自潤滑陶瓷刀具在切削過程中的磨損形式
10.4添加 CaF2@ SiO2 和 SiC 晶須對陶瓷刀具切削性能的影響
10.4.1添加 CaF2@ SiO2 和 SiC 晶須對陶瓷刀具切削力的影響
10.4.2 添加 CaF2@ SiO2 和 SiC 晶須對陶瓷刀具切削溫度的影響
10.4.3 添加 CaF2@ SiO2 和 SiC 晶須對陶瓷刀具前后刀面磨損形式
10.5 添加 CaF2@ Ni-B 對陶瓷刀具切削性能的影響
10.5.1 添加 CaF2@ Ni-B 對陶瓷刀具后刀面磨損量的影響
10.5.2 添加 CaF2@ Ni-B 對工件已加工表面粗糙度的影響
10.5.3 添加 CaF2@ Ni-B 的自潤滑陶瓷刀具對切削力及摩擦系數(shù)的影響
10.5.4 添加 CaF2@ Ni-B 的自潤滑陶瓷刀具在切削過程中的磨損機(jī)理
10.6 添加 CaF2@ Al2O3 對金屬陶瓷刀具切削性能的影響
10.6.1 添加 CaF2@ Al對金屬陶瓷刀具切削力的影響
10.6.2 添加 CaF2@ Al對金屬陶瓷刀具切削溫度的影響
10.6.3 添加 CaF2@ Al對金屬陶瓷刀具后刀面磨損量的影響
10.6.4 添加 CaF2@ Al對工件已加工表面粗糙度的影響
10.6.5 添加 CaF2@ Al的自潤滑金屬陶瓷刀具在切削過程中的減摩耐磨機(jī)理
參考文獻(xiàn)
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