王健全
,
田欣利
,
张保国
,
王朋晓
硅酸盐通报
提出一种采用激光切割技术在Si3 N4陶瓷表面预制微小切口,并结合SENB法测定陶瓷材料断裂韧性的新方法.利用连续激光束在陶瓷表面加工出切口,在三点弯曲实验前后分别运用激光共聚焦显微镜(LSCM)和扫描电镜(SEM)测量切口宽度和深度,而后计算陶瓷材料断裂韧性.在此基础上分析激光输出功率P、激光辐照光斑直径D和激光切割速率Vw与材料断裂韧性值的内在联系.结果表明:输出的激光能量密度达到陶瓷切割加工阈值后,光束在试件表面制得对应切口；切口深宽比为4.3 ～4.8时测得的Si3N4陶瓷断裂韧性值具有较高精度.
关键词:
Si3N4陶瓷
,
断裂韧性
,
激光切割
,
SENB法
,
能量密度阈值
,
切口深宽比
王健全
,
田欣利
,
张保国
,
唐修检
,
王鹏晓
人工晶体学报
采用金属三维周向包封待磨削陶瓷工件,推导了周向包封技术预加压应力、阻止裂纹系统向材料纵深与边缘扩展的作用机理,建立了三维周向包封磨削加工应力与应变叠加模型,认为周向包封对工件的压应力超过磨削产生的拉应力时,磨削工件表层形成残余压应力.开展了三种陶瓷材料的三维周向包封磨削实验,发现周向包封磨削工件未出现表面损伤和边缘缺陷,改变磨削用量和砂轮参数,测量工件断裂强度以及平行磨削方向与垂直磨削方向的残余应力.结果表明,周向包封技术使Si3N4陶瓷磨削强度提高13.2～48.9 MPa,大切深加工提升幅度可达262.7 MPa;两个测量方向上周向包封工件表面残余应力为压应力,说明提出的应力叠加模型是正确的.
关键词:
工程陶瓷
,
三维周向包封
,
预应力加工
,
应力叠加理论
,
断裂强度
唐修检
,
王健全
,
田欣利
,
刘谦
,
吴志远
,
雷蕾
人工晶体学报
建立了氮化硅陶瓷的准静态单晶压痕崩碎损伤实验系统,应用声发射三维定位系统实时监测其损伤演化过程,应用三维显微系统观测陶瓷崩口损伤表面形貌,并分析了崩碎损伤过程的临界行为.结果表明:声发射事件的三维实时定位直观反映了陶瓷崩碎损伤过程中材料内部微裂纹的萌生、扩展、成核和贯通的损伤演化过程,其定位结果与陶瓷崩口三维几何形貌具有较好的一致性.陶瓷崩碎曲面主要沿着二次多项式的轨迹向陶瓷表面扩展.陶瓷崩碎损伤具有明显的临界行为,声发射计数率和释能率的变化都符合幂律奇异性规律.
关键词:
工程陶瓷
,
崩碎损伤
,
时空演化
,
声发射定位
郭昉
,
张保国
,
田欣利
,
王健全
,
李富强
,
毛亚涛
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2013.03.005
有限元分析表明,与金属柱塞偶件相比,性能良好的热压烧结氮化硅陶瓷柱塞偶件具有十分优异的性能,能够有效地提高发动机油泵的性能,然而陶瓷材料的高硬度和脆性使其加工特别困难,特别是小孔的加工更加困难.在综合分析小孔加工方法的基础之上,选用超声振动加工技术对氮化硅陶瓷柱塞套油孔进行加工,制定了柱塞套的加工工艺规程,设计了专用夹具和加工工具,对进出油孔和润滑油孔的加工进行了详细介绍.通过数码显微镜观察发现,超声振动加工得到的陶瓷柱塞套油孔质量非常好,与金属柱塞套油孔相比,陶瓷柱塞套油孔的入口质量更好.
关键词:
氮化硅陶瓷
,
柱塞偶件
,
超声振动加工
,
有限元分析
田欣利
,
王龙
,
王朋晓
,
吴志远
,
张保国
,
王健全
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.09.008
以Si3N4,SiC,ZrO2分别与45钢,GCr15,锡青铜QSn4-3,锡基巴氏合金ZChSnSb8-4组成的摩擦副为研究对象,对微量润滑条件下的工程陶瓷金属摩擦副进行了摩擦磨损正交实验.结果表明:陶瓷金属摩擦副整体具有良好的摩擦学性能,摩擦因数为0.1～0.25,陶瓷和金属偶件的磨损率均较低,为10 7mm3/(N·m)数量级.其中,Si3 N4巴氏合金的摩擦因数最低,SiC巴氏合金的磨损率最小.Si3 N4具有自润滑特性,摩擦表面能够形成氧化膜,使其与金属组合具有较佳的摩擦学性能.锡基巴氏合金作为对磨件,易与陶瓷形成金属化合物润滑膜,其摩擦性能优于其他三种金属,Si3N4锡基巴氏合金组合摩擦学性能最为优异.
关键词:
工程陶瓷-金属
,
最优摩擦副组合
,
微量润滑
,
摩擦学性能
张保国
,
田欣利
,
唐修检
,
王健全
,
佘安英
材料热处理学报
利用引弧微爆炸加工装置,以氮化硅工程陶瓷为加工对象,对引弧微爆炸加工过程的喷嘴烧损及材料去除率进行了研究。通过喷嘴烧损实验,研究了喷嘴烧损规律及喷嘴直径对材料去除率的影响;利用正交实验方法,建立了材料去除率经验模型并分析了材料去除率随加工参数的变化规律。结果显示：喷嘴直径随着脉冲次数的增加而扩展,当直径在2.4～2.8 mm之间时,可以产生最好的加工质量和最大的材料去除率;四个主要加工参数对材料去除率的影响显著,材料去除率随着工作电流、工作气压、工作脉宽的增大而增大,随着工作距离的增大而减小;建立的指数型经验模型简单可靠,与实验结果吻合良好,可以用于材料去除率的预测及控制。
关键词:
材料去除率
,
建模
,
引弧微爆炸加工
,
氮化硅
,
正交实验
田欣利
,
王健全
,
张保国
,
唐修检
,
李富强
材料工程
通过数字显微镜获取Si3N4磨削表面图像,运用灰度共生矩阵(GLCM)分析表面纹理特征与粗糙度的内在关系.根据实验确定GLCM采样点间距、总灰度级,按4个方向建立GLCM并计算纹理特征参数均值.利用变量相关分析,确定对比度等6个参数为Si3N4磨削表面主要纹理特征,并探讨各纹理参数与Ra,Ry,S,Tp的变化规律,从而定性评估Si3N4磨削表面粗糙度.采用多元非线性回归方法研究纹理特征参数与粗糙度评定指标的联系,构建4个回归预测模型.结果表明:模型计算值与实测值偏差小于0.25,具有较好的预测效果.
关键词:
Si3N4陶瓷
,
纹理分析
,
表面粗糙度
,
灰度共生矩阵
,
多元非线性回归
