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原文传递一种Cf/SiC陶瓷基复合材料的切削深度的确定方法

专利名称：	一种Cf/SiC陶瓷基复合材料的切削深度的确定方法
摘要：	本发明涉及一种Cf/SiC陶瓷基复合材料的切削深度的确定方法，首先进行纳米划痕试验，获得沿各个方向划擦时纳米划痕的三维形貌、划痕深度、划擦力和轴向载荷随划痕距离的变化曲线；然后确定沿单一方向划擦时微观脆性断裂域对应的划痕深度范围；接着重复前述操作，得到沿各个方向划擦时微观脆性断裂域对应的划痕深度范围；最后确定对Cf/SiC陶瓷基复合材料进行切削加工时的划擦方向，找到相应的微观脆性断裂域对应的划痕深度范围，将其作为切削深度范围。本发明控制切削深度在微观脆性断裂域对应的划痕深度范围内，既可以达到去除材料的目的，又不会产生因为切削深度过大、材料的高硬度导致的切削力过大、刀具磨损严重、寿命短的问题。
专利类型：	发明专利
申请人：	上海交通大学;嘉兴沃尔德金刚石工具有限公司
发明人：	安庆龙;李晗;杨路;王弢;明伟伟;陈明
专利状态：	有效
申请日期：	2023-05-29T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202310616015.X
公开号：	CN117103471A
代理机构：	上海统摄知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	杜亚
分类号：	B28D1/22;B24B49/00;B24B27/06;B;B28;B24;B28D;B24B;B28D1;B24B49;B24B27;B28D1/22;B24B49/00;B24B27/06
申请人地址：	200240 上海市闵行区东川路800号;
主权项：	1.一种Cf/SiC陶瓷基复合材料的切削深度的确定方法，其特征在于，步骤如下： (1)确定Cf/SiC陶瓷基复合材料； Cf/SiC陶瓷基复合材料中的纤维相互平行； (2)进行纳米划痕试验，获得沿各个方向划擦时纳米划痕的三维形貌、划痕深度、划擦力和轴向载荷随划痕距离的变化曲线；各个方向为沿纤维截面方向、沿垂直于纤维方向和沿纤维方向； (3)确定沿单一方向划擦时微观脆性断裂域对应的划痕深度范围； (3.1)在划痕上选取代表性位置，代表性位置为从加载开始，划痕深度每变化20％前在划痕上选择的任意3个位置； (3.2)对纳米划痕的三维形貌进行处理获得各个代表性位置对应的截面轮廓，通过截面轮廓计算获得截面积；同时根据纳米划痕的三维形貌、划痕深度、划擦力和轴向载荷随划痕距离的变化曲线获得各个代表性位置对应的划痕深度、划擦力；根据公式下列公式计算得到各个代表性位置对应的划擦比能： μs＝Fs/S；式中，μs代表划擦比能，Fs代表划擦力，S代表截面积； (3.3)对各个代表性位置对应的划痕深度、划擦比能进行处理得到沿单一方向划擦时划擦比能随划痕深度变化的散点图； (3.4)获取沿单一方向划擦时不同材料去除机理下的碳纤维微观形貌图；不同材料去除机理为延性、延-脆性、微观脆性断裂或微观-宏观脆性断裂转变； (3.5)获取沿单一方向划擦时各个代表性位置处的碳纤维微观形貌图，将其与沿单一方向划擦时不同材料去除机理下的碳纤维微观形貌图进行比较，确定各个代表性位置对应的材料去除机理；在沿单一方向划擦时划擦比能随划痕深度变化的散点图中，将材料去除机理为微观脆性断裂的代表性位置对应的点圈在一起，得到微观脆性断裂域，进而得到微观脆性断裂域对应的划痕深度范围； (4)重复步骤(3)，得到沿各个方向划擦时微观脆性断裂域对应的划痕深度范围； (5)确定对Cf/SiC陶瓷基复合材料进行切削加工时的划擦方向，找到相应的微观脆性断裂域对应的划痕深度范围，将其作为切削深度范围。 2.根据权利要求1所述的一种Cf/SiC陶瓷基复合材料的切削深度的确定方法，其特征在于，步骤(1)中，Cf/SiC陶瓷基复合材料中的纤维采用T300碳纤维，Cf/SiC陶瓷基复合材料中的T300碳纤维的体积分数为42-47％。 3.根据权利要求1所述的一种Cf/SiC陶瓷基复合材料的切削深度的确定方法，其特征在于，步骤(2)具体如下： (2.1)在进行纳米划痕试验之前，对Cf/SiC陶瓷基复合材料进行切割、冷镶嵌、粗磨、精磨和抛光； (2.2)确定压头和纳米划痕仪； (2.3)开始纳米划痕实验，针对Cf/SiC陶瓷基复合材料分别沿各个方向进行变深度划擦；划擦过程中实时记录位移、轴向载荷、划痕深度、划擦力的信号； (2.4)划痕试验结束后，采用KLA-Tencor-MicroXAM-800非接触式光学轮廓仪测量纳米划痕的三维形貌。 4.根据权利要求3所述的一种Cf/SiC陶瓷基复合材料的切削深度的确定方法，其特征在于，步骤(2.1)中，切割使用树脂结合剂金刚石锯片。 5.根据权利要求4所述的一种Cf/SiC陶瓷基复合材料的切削深度的确定方法，其特征在于，步骤(2.1)中，冷镶嵌即使用树脂将切割后的Cf/SiC陶瓷基复合材料进行冷镶嵌。 6.根据权利要求5所述的一种Cf/SiC陶瓷基复合材料的切削深度的确定方法，其特征在于，步骤(2.1)中，粗磨即使用金刚石磨盘对冷镶嵌后的Cf/SiC陶瓷基复合材料进行粗磨。 7.根据权利要求6所述的一种Cf/SiC陶瓷基复合材料的切削深度的确定方法，其特征在于，步骤(2.1)中，精磨和抛光即使用金刚石抛光液对粗磨后的Cf/SiC陶瓷基复合材料进行精磨和抛光。 8.根据权利要求3所述的一种Cf/SiC陶瓷基复合材料的切削深度的确定方法，其特征在于，步骤(2.2)中，压头为立方角金刚石压头，立方角金刚石压头的尖端圆角半径为20nm；纳米划痕仪为安捷伦Agilent G200纳米划痕仪。 9.根据权利要求3所述的一种Cf/SiC陶瓷基复合材料的切削深度的确定方法，其特征在于，步骤(2.3)中，划痕距离为700μm，划擦速度为30μm/s，为准静态加载过程；在划擦过程中，压头面朝前，在500μm划痕距离范围内，轴向载荷从20μN线性增加至350mN，500～700μm的划痕距离范围内不施加轴向载荷，即轴向载荷为0；在每个划痕方向重复三次划痕试验。 10.根据权利要求3所述的一种Cf/SiC陶瓷基复合材料的切削深度的确定方法，其特征在于，步骤(2.3)中，纳米划痕试验后，Cf/SiC陶瓷基复合材料用丙酮超声清洗，去除划痕表面的碎屑并干燥处理。
所属类别：	发明专利