纳米改性金属陶瓷刀具的研制及其几何参数的数字化设计

同行评 议 专 家 名 单
庞思勤 叶邦彦
教授 教授 教授 教授
教授
、
博导
北 京 理 工 大学 机 械 工 程 学 院
、
博导
博导
博导
华 南 理 工 大 学机 械 工 程 学 院
浙 江 大学 机 械 工 程 学 院 南 京航 空 航 天 大 学 机 电 学 院
山 东大 学机 械 工 程 学 院
潘 晓弘 何亏
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,
才幽
本 论 文经 答辩 委 员 会 全体 委 员 审 查
大学 博 士 学 位 论 文 质量 要 求
。
,
确 认 符合合肥 工 业
答辩委 员会 签名 主席 子
首
也
一
委贝
「
例衍 耗 类省
齐 芡
锡 珍
导师
分
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。
研 究成 果
也 不 包 含 为 获 得 宣卫 工业么 堂 或其 它 教育 机构 的 学位 或 证 书而 使 用 过 的材 料 旦
与 我 一 同 工 作 的 同志 对 本 研 究所 做 的任 何 贡 献 均 己 在 论 文 中作 了 明 确 的说 明并 表 示 谢 意
学 位 论 文 作 者 签“
而
咋
。
,
通过 切 削试验表 明
所研 制 的纳 米 改性金属陶 瓷 刀 具在
表 现 出较优 异 的切 削性 能
但在切削铸铁 类脆性材料时 钢 时
,
优势
,
在 本章 还 通 过 切 削 实验 得 出纳 米 改性金 属 陶 瓷 刀 具 在 加 工
,
切削
。
用量二 要素对 该 刀 具 使用 寿 命 的影 响规 律 并对造 成 刀 具 磨 损 的原 因进 行 了 分 析 第 四章在充分 分 析 了金属 切 削过 程 的变形 原理 之 后 程 的有 限元模型
合
肥
工
业
大
学
博 士 学 位 论 文
纳 米 改 性 金 属 陶 瓷 刀 具 的研 制 及 其 几 何 参数 的 数 字 化 设 计
申 请 人
申请 学 位
谢
峰
士
博
刘正 士
指 导 教师 学科专业
教授
机械 制 造 及 其 自动 化
制 造 系统 工 程 理 论 及 应 用
研 究方 向
合 肥 工 业 大 学 机 械 与 汽 车 工 程 学 院
。
对 所研 制 的纳 米 改性金
,
从增强刀 具强 曳 叭 角度来看
口
发现 对 纳 米 改
性金属陶瓷 刀 具而 言
择
。
,
正前角下带负倒棱 的刀 具 刃
形 式
,
、
是 一 个较为合 理 的选
并分析 了用 所研 制 的金属 陶 瓷 刀 具 进 行 断续 切 削 时
。
最佳 的刃 区倒棱参数及
刀具刃区的强化机理
,
,
建 立 了直 角 自由切 削 过
并利用 国际通用 的大型有 限元计 算软件 对其进行 了数值模拟
、
并研 究 了数 值 模 拟 过 程 中所 涉 及 到 的 非线 性
切屑分离标准
,
、
刀 具前 后 刀 面 的摩
擦等 问题
。
为 了验证 所 使 用 的数值模拟 方法 的计算精度
作 者 用应变式测 力仪测
,
出 了切 削过 程 中刀 具 从起 始阶 段 到稳 定阶段 切 削力 的变 化
并用快速落 刀 的方式
得 出变化 不 同前 角 时剪 切 角 的数值 较
,
将 这 些 实验 结果 与数 值 模 拟 出 的结 果 进 行 比
。
发现 两 者 表 现 出 较好 的 一 致 性
第五 章 采用 有 限元 的方法 同时结合 具 体 的切 削 实 验 属陶瓷刀 具 的儿 何 参数进 行 了优 化
基 金 属陶 瓷的强韧性就成 为材 料和 切 削加 工工 作者所 关注
本文 正是 围绕着该 问题而 开展研究的
,
作 者 采用 纳 米 技术研 制 出 了纳 米
改性 的
基 金属陶瓷 刀 具材料
,
然后对所研制 出的纳米 改性金属陶瓷刀 具 的切
削性 能进 行 了研 究
并 对造 成 其磨损 的原 因及 该 刀 具 材 料 磨 损 的规 律进 行 了分析
组织和 性能特性
、
制 备 工艺和其在 工 业上 的应 用 进 行 了分 析
,
介绍 了纳米技
术及 纳米 材料所 固有 的特 性
改善 纳米改性技术
重 点对在 常规材料 中通 过 添 加 纳 米粉末 使 材料性 能 随 后 介绍 了有 限元技 术在
、
的原理 和 研究状 况 进行 了阐述
。
金属切 削研 究 中的应 用及 最 新进 展 内容 进 行 了 说 明
教授
中 国科学技 术大 学 机械 工 程 学 院
答辩 委 员会 主 席
葛运 建
研 究员
、
博导
中 国 科 学 院 合 肥 智 能 机 械研 究 所
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,
最后采用 有 限元 的方 法 对 一 维 金属切 削过程进 行 了数 值模拟
刀 具材料体 内的受 力状 况
并据 此得 出所研制
优 化 出刀 具 的最佳 几何 参 数
。
本论 文 的主 要 内容 和 创新 点如下 在第一 章里 首先综 述 了金属 陶瓷 刀 具材料 的发 展 和研 究概况
性
、
,
对其 材料特
刀 具几何参数优化
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,
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、
、
张 建华
、
博导 博导
袁 巨龙
教授
、
浙 江 工 业 大学 机 电
同 济 大学机械
程学院
赵仲义
教 授
程学院
同 行 评 阅专 家 名 单
院士
、
艾 兴
冯之敬
博导 博导 博导
山 东大 学机 械 工 程 学 院
教授 教授
、
清 华 大学 大 学 机械 工 程 学 院
上 海 交通 大 学 机 械 工 程 学 院
摘
,
要
。
基 金 属 陶 瓷 是 一 十 世 纪 七 十 年代 出现 的一 种 新 型 刀 具 材料
、
由于其具
有密度低 系数 小
、
硬度和 红硬性 高于硬质合金
、
化学稳 定性和抗氧化性好
,
、
对钢 的摩擦
、
热 膨 胀 系 数 高 于硬 质 合 金 等性 能特 点
、
再 加 上其 不 含 或 少含 资源 有 限
利用研 究得到 的分散手段 和 制备工艺
研 究了纳米
改性 的 与纳 米一微 米
,
复合 改性 的两 种添 加 方 式 下
对其力学性 能均有一定的 改善
,
基金属陶瓷刀 具材料 的性能
发现两 种改性方式
同时对纳米
并通 过 实验得 出合 适 的纳米 添 加 量
。
颗 粒添 加所 引起 刀 具材料 韧性提 高的机 制 进 行 了分 析
。
最后 对本论文 的来源
研 究 目的及 主 要研 究
第 二 章 为制 备 性 能优 异 的 纳 米 改性
,
基金属 陶瓷 刀 具材料
,
,
就纳米粉
,
体合适 的分 散手 段及 其 合适 的分 散介质 进 行 了研 究
并对纳米 改性
基金属
。
陶瓷刀具材料 的制备
艺 进 行 了探讨和 制 订
,
,
以充 分 发 挥 纳 米 粉 体 的 改性 效 果
二 月 三年 卜
一
泛乡
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卫
,
,
,
了
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合肥 工 业 大 学
葛 运 建
研 究员
阅
人
艾 兴 院 士 冯 之 敬 教授 陈 明 教 授
二
三年十二 月
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、
价 格 昂贵 的
。
物质
,
应 用 于工 业 生 产 有 利 于 提 高 工 效
,
降低成本
,
因而 国
内外 对
,
基 金属 陶瓷进行 了人量 的研究
‘
’
同时其作 为新 型 的刀具材料在金属
,
切削领域 内也得到 了 因此如何提 高 的 问题
。
,
泛 地应 用
。
但 该类 刀 具材料表 现 出来 的 问题 是强韧 性 不足
允 许 论 文 被 查 阅和 借 阅
。
本人
光盘版
、
电子杂 志 社 可 以将 学 位 论 文 的 全 部 或 部 分 内容 编 入 有 关 数 据
索 引或 扫 描 等 复 制 手 段 保存
、
库进 行 检 索
,
可 以采 用 影 印
汇编学位论文
保 密 的 学 位 论 文 在解 密 后 适 用 本授 权 书
签 字 日期
叮年
, ・“
日
学 位 论 文 版 权 使 用 授权 书
本学 位 论 文 作 者 完全 了解 授 权 中 国 学术期 刊
中国 学 术期刊
光盘 版
有 关保 留
,
、
使 用 学 位 论 文 的规 定
。
,
有权 保 留 并 向 国 家有 关 部 门 或 机 构 送 交 论文 的 复 印 件 和 磁 盘
第六 章总 结 了本 文 主 要 的研 究结 果和 结 论 进行了说明
,
,
对该 刀 具在实际生产应 用 的情况
。
并 对 该 课 题 以 后 进 一 步 的 丁二 进 行 了 展 望 作
关键 词
基金属陶瓷
刀具磨损
,
,
纳米
,
改性
,
金属陶 瓷制备
,
,
金属切削
,
刀 具
使用 寿命
,
有 限元方法
金属 切 削过 程 数 值 模 拟
,
,
一
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,
对其力学性能进
行测试和 分析
。
第三 章用所 制备 的纳 米 改性金属 陶 瓷 刀 具进 行 了实际 的切 削试验 内外 相关 的 文 献 报 道
,
,
并参考国
对 其 与 加 工 对 象 的合 理 匹 配 问题 以及 其 切 削加 工 时 的 磨 损
。
等 问题进 行全 面 的阐 述 加工 塑性材料时
不 明显
陈明
、
答 辩委员会名 单
葛运 建 柯尊忠
桂 贵生
文 宁 刁
研 究员
、
博导
中 国 科 学 院 合 肥 智 能 机 械研 究 所
合 肥 〔 大学 机械 与 汽 车 工 程 学 院 业 合肥 业 大学 机 械 与汽 车工 程 学 院
教授 教授
、
博导
博导 博导
、
教授
、
合 肥 工 业 大学材 料 学 院
郑 象政
,
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,
,
丈
,
一
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,
,
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,
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,
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,
,
,
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一
・
・
一
,
,
,
本章 最 后 用优化 出的分散
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工 艺及纳 米 添加 量 制备 出纳 米 改性
,
基金属陶瓷刀 具材料
分类 号
单位代 码
学 号
学
改 生金 属
,
位
论
卜
文
谢
峰
指 导 教师 姓 名
刘正士
教授
合肥 工 业 大 学机 械 与 汽 车工 程 学 院 申请学 位 级 别 提 交 论 文 日期 学 位 授 予 单 位 和 日期 答辩委 员 会 主 席
评
博
年
士
,
专业 名称
月
机 械 制造 及 其 自动 化 年
月日
论 文 答辩 日期
学 位 论“ 作 者 签“
淘峰
“月
一
导师签名
‘
扁
‘
碌廿
‘
签 字 日期
,
年 兮
日
签 字 日期
少年
月
毛
学位论文 作者 毕 业 后 去 向 工 作 单位
电话 邮编
通 信地 址
歹
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独创性声 明
本 人 声 明 所 呈 交 的学 位 论 文 是 本 人在 导 师 指 导 下 进 行 的研 究 工 作 及 取 得 的 研 究 成 果 我所知
,
。
据
。
除 了文 中特 别 加 以标 注 和 致 谢 的 地 方 外
,
,
论 文 中不 包 含其 他 人 已 经 发 表 或 撰 写 过 的