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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 玻璃纖維生產(chǎn)用硬質(zhì)合金TiAlN涂層刀具的研制
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 在以電弧離子鍍工藝研制出了綜合性能優(yōu)良、對T12碳素工具鋼具有良好切削效果的硬質(zhì)合金TiAlN涂層銑刀的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步制備出適用于玻璃纖維生產(chǎn)的硬質(zhì)合金TiAlN涂層切刀，分別對TiAlN涂層刀具的顯微結(jié)構(gòu)、表面成分、膜基結(jié)合強(qiáng)度以及高溫抗氧化性能進(jìn)行了測試分析。
- 詳細(xì)介紹：
- 在以電弧離子鍍工藝研制出了綜合性能優(yōu)良、對T12碳素工具鋼具有良好切削效果的硬質(zhì)合金TiAlN涂層銑刀的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步制備出適用于玻璃纖維生產(chǎn)的硬質(zhì)合金TiAlN涂層切刀，分別對TiAlN涂層刀具的顯微結(jié)構(gòu)、表面成分、膜基結(jié)合強(qiáng)度以及高溫抗氧化性能進(jìn)行了測試分析。結(jié)果表明：TiAlN涂層的玻璃纖維切刀具有較理想的表面結(jié)構(gòu)，膜基結(jié)合力好，而且具有硬度高、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以實(shí)現(xiàn)短切玻璃纖維生產(chǎn)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保與降耗，而且還能克服傳統(tǒng)刀具切割玻璃纖維導(dǎo)致“連絲”及超長纖維等缺點(diǎn)，是目前傳統(tǒng)玻璃纖維切刀的有效替代品！
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 玻璃纖維生產(chǎn)刀具消耗量極大，更換下來的玻璃纖維切刀無回收價(jià)值，使得玻璃纖維成本提高，造成大量的金屬資源浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染。硬質(zhì)合金TiAlN涂層刀具對用于玻纖切削用的碳素工具鋼（T12）具有良好的切削性能。通過硬質(zhì)合金TiAlN涂層刀具與碳素工具鋼刀具的性能及現(xiàn)場試驗(yàn)對比，以期為玻璃纖維生產(chǎn)提供一種壽命長、性價(jià)比高、節(jié)約資源、減少環(huán)境污染和提高切削質(zhì)量的硬質(zhì)合金TiAlN涂層刀具。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 在研制出綜合性能優(yōu)良、對T12碳素工具鋼具有良好切削效果的硬質(zhì)合金TiAlN涂層銑刀基礎(chǔ)上，制備出玻璃纖維生產(chǎn)的硬質(zhì)合金TiAlN涂層切刀，其使用壽命是現(xiàn)用碳素工具鋼刀具的幾十倍，能克服碳素工具鋼刀具在玻璃纖維束切割中 “連絲” 及超長纖維等問題，可降低刀具成本、提高產(chǎn)量、節(jié)省資源、減少環(huán)境污染。查新報(bào)告表明在國內(nèi)尚未見硬質(zhì)合金TiAlN涂層刀具在玻璃纖維研究和生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用報(bào)道。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 2015年全球玻璃纖維復(fù)合材料市場價(jià)值將突破500億元。切削刀具是影響切削產(chǎn)量和質(zhì)量至關(guān)重要的因素。研制硬質(zhì)合金TiAlN涂層刀具應(yīng)用于玻璃纖維的實(shí)際生產(chǎn)中，其切削效果明顯改善，實(shí)現(xiàn)玻璃纖維生產(chǎn)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保與降耗，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益！對中國成為世界創(chuàng)造中心，重慶成為長江上游的經(jīng)濟(jì)中心，提升重慶市新材料產(chǎn)業(yè)的地位將具有十分重要的意義！
學(xué)術(shù)論文摘要
- 在以電弧離子鍍工藝研制出了綜合性能優(yōu)良、對T12碳素工具鋼具有良好切削效果的硬質(zhì)合金TiAlN涂層銑刀的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步制備出適用于玻璃纖維生產(chǎn)的硬質(zhì)合金TiAlN涂層切刀，分別對TiAlN涂層刀具的顯微結(jié)構(gòu)、表面成分、膜基結(jié)合強(qiáng)度以及高溫抗氧化性能進(jìn)行了測試分析。結(jié)果表明：TiAlN涂層的玻璃纖維切刀具有較理想的表面結(jié)構(gòu)，膜基結(jié)合力好，而且具有硬度高、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以實(shí)現(xiàn)短切玻璃纖維生產(chǎn)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保與降耗，而且還能克服傳統(tǒng)刀具切割玻璃纖維導(dǎo)致“連絲”及超長纖維等缺點(diǎn)，是目前傳統(tǒng)玻璃纖維切刀的有效替代品！
獲獎(jiǎng)情況
- 2011年5月，在全國中文核心期刊《材料導(dǎo)報(bào)》雜志出版的“納米與新材料專輯17”上發(fā)表。
鑒定結(jié)果
- TiAlN涂層玻璃纖維切刀具有較理想表面結(jié)構(gòu)，膜基結(jié)合力好、硬度高、耐磨性好、使用壽命長、切割效果顯著提高等優(yōu)點(diǎn)。查新結(jié)果表明國內(nèi)尚未見硬質(zhì)合金TiAlN涂層刀具在玻璃纖維研究和生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用報(bào)道。
參考文獻(xiàn)
- [1] 劉愛華,鄧建新,顏培等.TiAlN涂層刀具的抗高溫特性研究,制造技術(shù)與機(jī)床,2010,(7). [2] 趙立新,鄭立允.TiN/TiAlN涂層Ti(C,N)基金屬陶瓷刀具的切削性能,金屬熱處理,2009,(2). [3] 劉建華,鄧建新,張慶余.TiAlN涂層刀具的發(fā)展與應(yīng)用,工具技術(shù),2006,(4). [4] 鐘啟茂,劉浩,魏莎.TiAlN涂層刀具在淬硬模具材料加工中的應(yīng)用,機(jī)械工程師,2007,(7). [5] 聶曉慶.高效刀具在樹脂基玻璃纖維復(fù)合材料切削中的應(yīng)用,機(jī)械工程師,2010,(3). [6] 楊東軍,艾傳智,趙福令,敖明,楊志翔.高硅氧玻璃纖維復(fù)合材料的切削加工實(shí)驗(yàn)研究,航天制造技術(shù),2005,(2). [7] 楊廣勇,李漢民,周渠,楊洪建.玻璃纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的切削加工,電子工藝技術(shù),1994,(5). [8] 肖繼明,侯曉莉,張波,劉杰,劉榮濤.高硅氧玻璃纖維/酚醛樹脂復(fù)合材料切削力的試驗(yàn)研究,宇航材料工藝,2009,(3).
同類課題研究水平概述
- 據(jù)玻璃纖維工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，2010年我國玻璃纖維全年產(chǎn)量達(dá)到了233萬噸,約占世界總產(chǎn)量的40%以上。其中短切纖維的消耗量占玻璃纖維總量的30%以上，短切玻璃纖維產(chǎn)品在復(fù)合材料方面的應(yīng)用占有相當(dāng)大的比重。而作為復(fù)合材料的增強(qiáng)材料，其長徑比是影響復(fù)合材料增強(qiáng)效果至關(guān)重要的一個(gè)因素，在玻璃纖維直徑已定的情況下，對短切玻璃纖維的長度有嚴(yán)格的要求。目前，玻璃纖維生產(chǎn)短切工序中所需切刀以碳素工具鋼刀具為主（其中以T12材質(zhì)的切刀最為普遍），同時(shí)，在玻璃纖維材料的切削加工方面，國內(nèi)文獻(xiàn)對硬質(zhì)合金刀具、聚晶金剛石（PCD）刀具以及立方氮化硼（CBN）刀具都進(jìn)行了報(bào)道。然而碳素工具鋼刀具使用壽命短、更換頻繁、污染環(huán)境，玻璃纖維束切割中容易出現(xiàn)“連絲”及超長纖維等問題，已經(jīng)很難滿足短切玻璃纖維的批量化、高質(zhì)量、高效率生產(chǎn)的要求；聚晶金剛石刀具以及立方氮化硼刀具切削效果雖然較好，但加工困難，價(jià)格非常昂貴，性價(jià)比低；而硬質(zhì)合金刀具價(jià)格相對便宜，但其高溫抗氧化性差，使用壽命短、切削效果較差，限制了硬質(zhì)合金刀具應(yīng)用。本研究在研制出了綜合性能優(yōu)良、對T12碳素工具鋼具有良好切削效果的硬質(zhì)合金TiAlN涂層銑刀的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步制備出適用于玻璃纖維生產(chǎn)的硬質(zhì)合金TiAlN涂層切刀，不僅使用壽命是現(xiàn)用碳素工具鋼刀具壽命的幾十倍，而且還能夠克服碳素工具鋼刀具在玻璃纖維束切割中的“連絲”及超長纖維等問題，同時(shí)，由于換刀周期變長，降低了人力資源的消耗及刀具成本。 查新報(bào)告表明，在國內(nèi)未見硬質(zhì)合金TiAlN涂層刀具在玻璃纖維生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用報(bào)道。
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