ZrB2基超高温陶瓷电火花线切割加工表面粗糙度对其力学性能的影响.pdf

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1、设计·研究《电加工与模具}2015年第2期ZrB2基超高温陶瓷电火花线切割加工表面粗糙度对其力学性能的影响杨宏青，丁国智，姜涛，伏金娟，韩文波。，杨立光(1．北京星航机电装备有限公司，北京100074；2．北京市电加工研究所，北京100191；3．哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室，黑龙江哈尔滨150001)摘要：采用电火花线切割工艺加工ZrB基超高温陶瓷，分析了其微观组织变化，研究了不同表面粗糙度对材料抗弯强度和断裂韧性的影响规律，为陶瓷材料的工程化应用奠定了技术基础。关键词：电火花线切割加

2、工；超高温陶瓷；表面粗糙度；力学性能中图分类号：TG661文献标识码：A文章编号：1009—279X(2015)02"0021—03TheEfectSurfaceRoughnessonMechanicalPropertiesofZrB2BasedUltraHighTemperatureCeramicwithWEDMYangHongqing，DingGuozhi，JiangTao，FuJinjuan2,HanWenbo3,YangLiguang(1．BeijingXinghangMechanicalandEle

3、ctricalEquipmentCo．，Ltd，Beijing100074，China；2．BeijingInstituteofElectroMachining，Beijing100191，China；3．HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：ZrB2basedultrahi【ghtemperatureceramicsareprocessedbytheWEDMprocess，andthemicrostructurechangesarea

4、nalyzed．Therelationshipsbetweendifferentsurfaceroughnessandthebendingstrengthandfracturetoughnessarestudied，whichcanprovidethetechnicalbasisandapplicationofceramicmaterialsforlaterperiodg．Keywords：WEDM；ultrahightemperatureceramic；surfaceroughness；mechanical

5、properties电火花线切割加工工艺是基于电极间脉冲放以ZrB。基超高温陶瓷为代表的复合材料，可应电时的电火花腐蚀原理，利用移动的电极丝作为工用于高达2000℃的环境，且具有良好的耐烧蚀性、具加工出所需形状和尺寸的工件，适合于加工普通耐热性和耐腐蚀性。ZrB基超高温陶瓷属脆性材机械难以加工的特殊材料或复杂形状的工件[1-3]。由料，切削加工性很差，限制了其应用，尤其是在制造于加工过程中脉冲放电持续的时间极短，放电时产形状复杂的零件时，难加工成了阻碍其应用的瓶生的热量传导扩散范围小，使材料被加工表面受热颈。

6、由于ZrB：基超高温陶瓷具有良好的导电性，故影响的范围较小；更重要的是，加工时工具电极与采用电火花加工方法对其进行加工较具优势。工件材料不接触，两者间的宏观作用力极小，可用本文采用电火花线切割工艺对ZrB2基超高温软的工具加工任何导电的高硬度材料【1一。电火花线陶瓷进行加工，研究不同加工表面粗糙度对其性能切割加工便于实现自动化，能降低劳动强度，加工的影响规律，为其未来应用奠定良好的技术基础。质量较好【l'习；其种种优点使国内外专家在利用其加1材料特性与实验方法工高温陶瓷材料方面做了大量的研究工作，并取得了一些

7、进展[司。1．1材料特性ZrBz基超高温陶瓷的各组分含量如下：ZrB：的体积分数为65％，SiC的体积分数为2O％，剩余体收稿日期：2014—12—11第一作者简介：杨宏青，男，1971年生，研究员。积分数为第三相等(即石墨的体积含量为15％)。其一21—《l乜加工模具)2015年第2期设计·研究纯度、密度和粒度等主要技术参数见表l。块体ZrB2实验结果与分析基超高温陶瓷的制备采用热压烧结工艺，烧结温度2．1ZrB2基超高温陶瓷表面形貌分析为l900℃，烧结压力为30MPa，烧结时间为1h。电火花加工主要通过

8、电极间放电产生的高温表1原料粉的主要技术参数熔化和汽化蚀除材料的。在电火花加工过程中，陶瓷材料可能在3种状态下被蚀除，即：熔化、汽化和热应力蚀除。对于ZrB：基超高温陶瓷复合材料，尽管其熔点较SiC高，但因其导电性较SiC好，火花放电将首先发生在ZrB。处；且放电产生的热量能使ZrB附近的微小区域熔化或蒸发，从而形成微小的放电凹坑，ZrBz的蚀除导致不易导电的SiC相暴露，1．2实验方法在交变的热应