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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