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第1章 绪论 1

1.1 自润滑陶瓷材料的研究现状 1

1.1.1 常用固体润滑剂及其主要性能 1

1.1.2 自润滑复合材料的研究现状 3

1.1.3 自润滑陶瓷刀具的研究现状 6

1.2 纳米复合陶瓷材料的研究现状 7

1.3 梯度陶瓷材料的研究现状 9

1.3.1 梯度复合对陶瓷材料力学性能及抗热震性的影响 9

1.3.2 梯度陶瓷刀具材料的研究现状 11

1.4 梯度自润滑陶瓷刀具的研究现状及发展趋势 12

1.4.1 梯度自润滑的实现方式 12

1.4.2 梯度自润滑陶瓷刀具的设计思路与主要研究内容 13

第2章 梯度自润滑陶瓷刀具材料设计基础 14

2.1 梯度自润滑陶瓷刀具材料的建模 14

2.1.1 梯度自润滑陶瓷刀具材料残余应力的产生 14

2.1.2 梯度自润滑陶瓷刀具材料体系的选择 16

2.1.3 梯度自润滑陶瓷刀具材料的设计模型 17

2.1.4 梯度自润滑陶瓷刀具材料的有限元建模 19

2.2 梯度自润滑陶瓷刀具材料的设计 21

2.2.1 梯度自润滑陶瓷刀具材料的组分选择与物化相容性分析 21

2.2.2 梯度自润滑陶瓷刀具材料的梯度设计 23

2.2.3 梯度自润滑陶瓷刀具材料的残余应力计算与分析 33

2.3 梯度自润滑陶瓷刀具材料的残余应力测试与分析 48

2.3.1 残余应力的测试方法 48

2.3.2 残余应力的测试结果与分析 50

第3章 多元梯度自润滑陶瓷刀具材料 52

3.1 梯度自润滑陶瓷刀具材料的多元组分设计 52

3.1.1 梯度自润滑陶瓷刀具材料的组成分布模型 52

3.1.2 梯度自润滑陶瓷刀具材料的组成分布与梯度层厚度关系 58

3.1.3 梯度自润滑陶瓷刀具材料的层数及各层组分配比 61

3.1.4 梯度自润滑陶瓷刀具材料组成分布指数的确定 63

3.2 多元梯度自润滑陶瓷刀具材料的制备与力学性能 67

3.2.1 梯度自润滑陶瓷刀具材料的制备工艺与表征 67

3.2.2 梯度自润滑陶瓷刀具材料的力学性能 72

3.2.3 梯度自润滑陶瓷刀具材料的微观结构 77

第4章 纳微米复合梯度自润滑陶瓷刀具材料 84

4.1 纳微米复合梯度自润滑陶瓷刀具材料的设计 84

4.1.1 纳微米复合梯度自润滑陶瓷刀具材料的组分选择 84

4.1.2 纳微米复合梯度自润滑陶瓷刀具材料的梯度设计 85

4.1.3 纳微米复合梯度自润滑陶瓷刀具材料的残余应力计算 91

4.2 纳微米复合梯度自润滑陶瓷刀具材料的制备与力学性能 94

4.2.1 纳微米复合梯度自润滑陶瓷刀具材料的制备工艺 94

4.2.2 纳微米复合梯度自润滑陶瓷刀具材料的力学性能 95

4.2.3 纳微米复合梯度自润滑陶瓷刀具材料的组成相测试 99

4.2.4 纳微米复合梯度自润滑陶瓷刀具材料的微观结构 103

4.2.5 纳微米复合梯度自润滑陶瓷刀具材料的残余应力测试与分析 111

第5章 纳米固体润滑剂与梯度设计协同改性陶瓷刀具材料 114

5.1 纳米固体润滑剂改性陶瓷刀具材料的设计与制备 114

5.1.1 纳米固体润滑剂改性陶瓷刀具材料的设计原则 114

5.1.2 纳米固体润滑剂改性陶瓷刀具材料的材料体系 115

5.1.3 纳米固体润滑剂对陶瓷刀具材料力学性能影响的理论计算 117

5.1.4 纳米固体润滑剂的制备 125

5.1.5 纳米固体润滑剂改性陶瓷刀具材料的制备及表征 131

5.1.6 纳米固体润滑剂改性陶瓷刀具材料的微观结构与力学性能 138

5.2 纳米固体润滑剂与梯度设计协同改性陶瓷刀具材料的设计与制备 143

5.2.1 纳米固体润滑剂与梯度设计协同改性陶瓷刀具材料的增强相 143

5.2.2 梯度设计与物性参数计算 143

5.2.3 纳米固体润滑剂与梯度设计协同改性陶瓷刀具材料的有限元设计 145

5.2.4 纳米固体润滑剂与梯度设计协同改性陶瓷刀具材料的制备与表征 147

5.2.5 梯度设计对力学性能的影响 152

5.2.6 纳米固体润滑剂与梯度设计的协同改性效应 157

第6章 梯度自润滑陶瓷刀具材料的摩擦磨损特性 162

6.1 多元梯度自润滑陶瓷刀具材料的摩擦磨损特性 162

6.1.1 摩擦磨损试验方法 162

6.1.2 多元梯度自润滑陶瓷刀具材料的摩擦磨损性能研究 164

6.1.3 多元梯度自润滑陶瓷刀具材料减摩耐磨机理研究 168

6.2 纳米固体润滑剂与梯度设计协同改性陶瓷刀具材料的摩擦磨损特性 172

6.2.1 摩擦磨损试验方法 172

6.2.2 纳米固体润滑剂对室温摩擦磨损性能的影响 175

6.2.3 梯度设计对室温摩擦磨损性能的影响 180

6.2.4 环境温度对摩擦磨损性能的影响 187

第7章 梯度自润滑陶瓷刀具的切削性能 196

7.1 多元梯度自润滑陶瓷刀具的切削性能 196

7.1.1 干切削试验方法 196

7.1.2 多元梯度自润滑陶瓷刀具切削45钢时的切削性能 196

7.1.3 多元梯度自润滑陶瓷刀具在切削过程中的耐磨机理 199

7.2 纳微米复合梯度自润滑陶瓷刀具的切削性能 200

7.2.1 干切削试验方法 200

7.2.2 纳微米复合梯度自润滑陶瓷刀具切削45钢时的切削性能 200

7.2.3 纳微米复合梯度自润滑陶瓷刀具切削铸铁时的切削性能 205

7.2.4 纳微米复合梯度自润滑陶瓷刀具在切削过程中的自润滑机理 211

7.3 纳米固体润滑剂与梯度设计协同改性陶瓷刀具的切削性能 213

7.3.1 干切削试验方法 213

7.3.2 纳米固体润滑剂对陶瓷刀具切削性能的影响 215

7.3.3 梯度设计对纳米固体润滑剂改性陶瓷刀具切削性能的影响 218

7.3.4 纳米固体润滑剂与梯度设计协同改性陶瓷刀具的减摩耐磨机理 225

参考文献 232