赵先锐博士答辩公告

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赵先锐博士答辩公告

发布时间:2018-05-31浏览次数:326作者:来源:机电学院供图:审核:

答辩博士：赵先锐

指导教师：左敦稳

论文题目：细晶Ti(C,N)-TiB₂-Co金属陶瓷刀具研制及其切削性能研究

答辩委员会：

主席：汤文成教授/博导东南大学

委员：袁军堂教授/博导南京理工大学

谢峰教授/博导安徽大学

左敦稳教授/博导南京航空航天大学

朱永伟教授/博导南京航空航天大学

徐锋教授/博导南京航空航天大学

孙玉利教授/博导南京航空航天大学

秘书：李军副教授/硕导南京航空航天大学

时间：2018年06月09日14:30

地点：南航明故宫校区15^#-341

学位论文简介：

针对现有Ti(C,N)基金属陶瓷硬度偏低、强韧性不足的现象，本文提出采用反应热压烧结技术原位合成细晶芯环结构Ti(C,N)金属陶瓷刀具的思路，开展金属陶瓷刀具的形成机制、增硬机理及切削性能等方面研究，为发展刃口锋利、高硬度、高抗粘结性、较好强韧性Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的制备技术和理论奠定基础，为奥氏体不锈钢的切削加工提供参考。

结合Co-Ti-C-BN体系的绝热燃烧温度、潜在反应吉布斯自由能变等热力学计算，Co-Ti、Ti-C、Ti-BN、Ti-C-BN、Co-Ti-C、Co-Ti-BN、Co-Ti-C-BN等松散粉末的DSC分析，以及Co-Ti-C-BN粉末压坯在反应热压烧结过程中的相形成、相转变与微观组织演化规律的表征分析，研究了Ti(C,N)-TiB₂-Co基金属陶瓷的形成机理。

研究了Co-Ti-C-BN粉末的配比Co含量与C/BN比，以及烧结工艺工艺参数保温时间、施加压力、烧结温度等对金属陶瓷相对致密度、硬度、断裂韧性、耐磨性等机械性能的影响规律，研制出高硬度的金属陶瓷刀具材料。另外，结合不同烧结温度下试样的组织结构与致密度变化，探讨了致密化机理。根据烧结试样组织结构的分析，研究了金属陶瓷的增硬方式。

根据Co-Ti-C-BN-WC体系的DSC分析，初步研究了第二类碳化物WC对金属陶瓷组织结构的作用机理。考察了第二类碳化物WC和TaC的含量、比例，烧结工艺等对金属陶瓷组织结构与力学性能的影规律响，有效提高了金属陶瓷的强韧性。

开展了Ti(C,N)-TiB₂-WC-TaC-Co金属陶瓷刀具连续切削304奥氏体不锈钢的切削性能研究。正交切削试验结果表明进给量为0.1 mm/r、切削深度为0.2 mm、切削速度为150 m/min为最佳切削工艺参数，此时工件表面质量最好，其表面粗糙度与硬化层深度最小。

主要创新点如下：

（1）提出采用反应热压烧结技术原位合成了细晶（约0.6 μm）、高硬度（> 1900 HV）Ti(C,N)-TiB₂-Co金属陶瓷的新思路，克服了传统粉末冶金烧结过程中颗粒迅速长大等问题，拓展Ti(C,N)基金属陶瓷的制备技术。

（2）首次揭示出Co-Ti-C-BN新型体系的反应机制，为Ti(C,N)-TiB₂-Co金属陶瓷刀具材料的成分优化与工艺设计提供了的理论支持。

（3）首次开展了采用WC和TaC对Co-Ti-C-BN体系反应热压烧结的强韧化改性研究。制备出的Ti(C,N)-WC-TaC-TiB₂-Co金属陶瓷刀具材料，其硬度达到了2025HV，其抗弯强度和断裂韧性分别提高到988MPa和7.68MPa.m1/2，与不加WC和TaC相比较，分别提高了49%和16%，为反应热压合成金属陶瓷的强韧化途径提供了理论基础与实验依据。

（4）制备出了新型Ti(C,N)-WC-TaC-TiB₂-Co金属陶瓷刀具，与涂层硬质合金刀具相比，该金属陶瓷材料刀具抗粘结磨损性能得到明显改善，有效地提高了已加工表面质量，在304奥氏体不锈钢精加工过程中得到了验证。

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