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新闻来源:上海锐德利制刀    点击数:    更新时间:2010-6-14    收藏此页

SiCp/Al复合材料是一种刚性颗粒增强型金属基复合材料,由于它具有比强度和比刚度高、线膨胀系数小、尺寸稳定性好、耐磨耐热性好、可重熔性好以及价格低廉等优点,很适合制作耐磨、耐热、强度高、重量轻的零部件(如发动机活塞、车辆刹车器等),因此在航空、航天、汽车、摩托车、仪器仪表、兵器等工业领域有很大的应用潜力。该材料中由于加入了高强度的硬脆SiC陶瓷颗粒,极大地提高了基体材料的力学性能,并且具有复合材料宏观各向同性。但同时也给切削加工带来了很大的困难,使得切削SiCp/Al复合材料时刀具的磨损率大,加工精度和表面质量难以保证。研究表明,采用高速钢和硬质合金刀具加工此类材料的效果都很差,聚晶金刚石刀具和金刚石厚膜刀具加工此类材料的效果虽然比较好,但刀具成本过高。而CVD金刚石薄膜涂层刀具制造工艺简单,成本低廉,在高硅铝合金等耐磨材料及有色金属材料的加工中已得到广泛应用,本文将探讨其对切削加工SiCp/Al复合材料的适应性。
2 CVD金刚石薄膜涂层刀具及其特性
CVD金刚石薄膜涂层刀具是通过化学气相沉积(ChemicAlVapor Deposition,CVD)法在硬质合金、陶瓷等刀具材料基体上沉积一层极薄(50µm 以下)的金刚石膜制成的刀具。金刚石薄膜材料具有单晶金刚石优良的热力学性能(如极高的硬度、高导热性、低摩擦系数和低膨胀系数等),因而CVD金刚石薄膜涂层刀具亦具有很高的耐磨性和良好的韧性,已成为加工有色金属及其合金、非金属硬脆材料、高硅铝、高耐磨材料等难加工材料的首选刀具之一。
3 切削试验
试验刀具采用广州有色金属研究院研制的CVD金刚石薄膜刀具:基体为YG6;采用直流等离子射流CVD法涂层,反应气体为甲烷、氢气、氩气的混合气体;涂层之前进行脱钴、脱碳等基体表面处理。涂层工艺参数为:气压5~20kPa,Ar 流量为3l/min,H2流量为6l/min,CH4为120SCCM,温度为800~8500℃,有偏压,沉积时间为1.5h。
试验条件
工件材料及试验刀具
试验采用的工件材料为编号1#~4#的不同颗粒和体积百分比的SiCp/Al材料(见表1);试验用刀具为硬质合金YG6和CVD金刚石薄膜刀具(分别标记为CVD-1、CVD-2、CVD-3),各种刀具的几何参数见表2。
表1 工件材料 编号 名称 颗粒大小 体积百分比
1# SiCp/Al 14µm 10%
2# SiCp/Al 28µm 10%
3# SiCp/Al 28µm 20%
4# SiCp/Al 40µm 20%
 表2 试验刀具及几何参数 刀具 前角g0
(°) 后角a0
(°) 主偏角Kr
(°) 副偏角Kr&

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