稀土改性钎料钎焊立方氮化硼砂轮的研制

论文摘要

立方氮化硼（CBN）磨料具有硬度极高、热稳定性好、化学惰性大、导热性好的优点,所以由该种磨粒制作的各种类型固结磨料砂轮已在钛合金等难加工材料磨削中得到广泛应用,并取得了显著效果。目前在钎焊CBN磨粒中使用最广泛、性能最稳定的钎料首推Ag-Cu-Ti合金。但是,用Ag-Cu-Ti合金连接的CBN磨粒钎焊接头尽管室温性能良好,其使用温度却通常不能超过600℃。稀土元素可以在钎料中Ti含量较低时提高磨粒的表面活性,使得钎料与磨粒有足够的界面化学反应和润湿效应。此外,合适与适量稀土的添加能保证钎料对磨粒的爬升能满足对磨粒有足够的把持力和容屑空间的同时,保持磨粒的锋利度,这使得稀土钎料钎焊立方氮化硼砂轮在钛合金磨削时获得优异的磨削性能。本文完成的工作主要包括:（1）探寻可实现稀土改性钎料、CBN磨粒与钢基体牢固结合的钎焊工艺,分析稀土含量对浸润性的影响,发现0.5%La含量的Ag-Cu-Ti钎料对钎焊质量影响较好。（2）制作两个不同钎料成分的单层钎焊CBN整体式砂轮,并对比它们在钛合金平面磨削时的磨削性能,跟踪不同砂轮在一定材料去除量时工件的微观表面形貌,从而比较砂轮的综合性能。（3）针对复杂形面钛合金工件的要求,同时考虑难加工材料在磨削过程中容易烧伤的特点,设计出新型单层钎焊CBN成形砂轮。制作出的断续组合式砂轮应用于钛合金成形磨削,从而发挥这种新型工具在钛合金成形磨削中的潜能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 CBN 及其传统砂轮
• 1.2 钎焊CBN 砂轮的发展概况
• 1.3 稀土添加剂的作用
• 1.4 开发稀土改性钎料钎焊CBN 砂轮的构想
• 1.5 本课题拟开展的主要工作
• 第二章 稀土改性钎料钎焊立方氮化硼工艺试验研究
• 2.1 磨料选择
• 2.1.1 磨粒晶形
• 2.1.2 磨粒静态抗压强度
• 2.2 稀土成分在钎料中的作用
• 2.2.1 稀土化合物对Ag-Cu-Ti 钎料润湿性能的影响
• 2.2.2 稀土化合物对Ag-Cu-Ti 钎料显微硬度的影响
• 2.2.3 稀土化合物对Ag-Cu-Ti 钎料微观组织结构的影响
• 2.2.4 稀土化合物对Ag-Cu-Ti 钎料熔化温度区间的影响
• 2.3 钎焊工艺参数选择
• 2.3.1 环境介质
• 2.3.2 钎焊温度
• 2.3.3 保温时间
• 2.3.4 升降温速度
• 2.4 本章小结
• 第三章 钎焊单层立方氮化硼砂轮磨削TC4 钛合金的试验研究
• 3.1 钛合金及其磨削加工特点
• 3.1.1 钛合金的物理力学性能
• 3.1.2 钛合金的磨削加工特点
• 3.2 磨削试验
• 3.2.1 试验装置和加工对象
• 3.2.2 砂轮的静平衡
• 3.3 磨削力分析
• 3.3.1 磨削力测量
• 3.3.2 磨削用量对磨削力的影响
• 3.3.3 磨削力比
• 3.4 已加工表面表面粗糙度
• 3.5 表面微观形貌分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 钎焊单层立方氮化硼成形砂轮的设计与制作
• 4.1 单层钎焊CBN 成形砂轮的设计
• 4.1.1 钛合金零件加工要求
• 4.1.2 选用机床参数
• 4.1.3 砂轮结构的总体设计
• 4.2 单层钎焊 CBN 成形砂轮的制作
• 4.2.1 挡环制作工艺
• 4.2.2 镶块制作工艺
• 4.2.3 钎料层厚度与 CBN 磨粒等高性控制
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文