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第1章 绪论1

一、陶瓷刀具的发展1

1．陶瓷刀具材料研究进展1

2．陶瓷刀具的磨损和破损3

3．陶瓷材料抗热震性和循环疲劳的研究5

二、梯度功能材料的发展10

1．梯度功能材料的设计10

2．梯度功能材料的制备和性能评价的研究13

3．梯度功能材料的裂纹问题15

第2章 梯度功能陶瓷刀具材料的设计模型19

一、梯度功能陶瓷刀具材料的组成分布模型21

1．梯度功能陶瓷刀具的组成分布形式21

2．梯度功能陶瓷刀具材料的组成分布函数21

3．梯度功能陶瓷刀具材料物性值的确定方法26

二、梯度功能陶瓷刀具材料的设计目标29

1．基于应力平衡及材料制备完整性的设计目标及建模29

2．基于承载能力（抗弯强度）的设计目标及建模33

3．基于抗热震性的设计目标及建模37

4．基于断裂韧性的设计目标及建模49

5．基于切削过程中刀具应力分布的设计目标及建模58

三、梯度功能陶瓷刀具材料组成分布设计的多目标优化65

1．梯度功能陶瓷刀具材料组成分布模糊综合评价模型的提出65

2．模糊关系的建立及模糊评判的计算方法67

3．评价指标的确定69

4．模糊综合评价程序简述70

第3章 梯度功能陶瓷刀具材料的设计71

一、复相陶瓷材料体系的选择及热物理性能分布规律的确定71

1．原料的选择及各组分上下限体积分数的确定71

2．梯度功能陶瓷刀具材料梯度层物理性能的计算73

二、梯度功能陶瓷刀具材料制备完整性的设计75

三、基于高承载能力的梯度功能陶瓷刀具材料设计80

1．FGM梁弹性模量分布规律的确定80

2．沿FGM梁高度方向应力分布的计算81

3．讨论85

四、基于高抗热震性的梯度功能陶瓷刀具材料的设计86

1．梯度功能陶瓷刀具材料瞬态温度场的计算86

2．梯度功能陶瓷刀具材料瞬态热应力的计算89

五、基于断裂韧性的梯度功能陶瓷刀具材料设计91

六、基于切削过程中刀具应力分布的梯度功能陶瓷刀具材料设计94

1．切削过程中梯度功能陶瓷刀具三维热应力的计算94

2．切削过程中梯度功能陶瓷刀具三维应力的计算99

七、梯度功能陶瓷刀具材料组成分布规律的模糊综合评价计算101

1．模糊综合评价模型的简化101

2．模糊综合评判计算及结果102

第4章 梯度功能陶瓷刀具材料的制备、力学性能及显微结构104

一、梯度功能陶瓷刀具材料制备工艺的优化及组成分布规律的实验验证105

1．原料的处理与制备工艺105

2．热压工艺参数的优化105

1．体积密度107

二、梯度功能陶瓷刀具材料的力学性能107

2．等效抗弯强度109

3．硬度114

4．断裂韧性116

三、组成分布、显微结构与力学性能的关系118

1．组成分布的测试分析118

2．横剖面显微结构分析121

3．抗弯试样断口分析125

第5章 梯度功能陶瓷刀具材料抗热震性的研究133

一、概述133

1．瞬态温度场的计算134

二、梯度功能陶瓷刀具材料抗热震性的理论分析134

2．瞬态热应力的计算136

三、梯度功能陶瓷刀具材料抗热震性的试验研究138

1．水淬试验139

2．残余抗弯强度与温差的关系147

四、梯度功能陶瓷刀具材料淬火试样的微观结构观察和分析153

1．低温淬火试样的微观结构153

2．高温淬火试样的微观结构158

第6章 梯度功能陶瓷刀具的切削性能及损坏机理163

1．FG-1陶瓷刀具加工淬硬钢T10A164

一、FG-1陶瓷刀具的切削性能及损坏机理164

2．FG-1陶瓷刀具加工灰铸铁166

3．FG-1陶瓷刀具加工柴油机排气阀大头外圆167

4 FG-1陶瓷刀具的磨损、破损特性及损坏机理168

二、FG-2陶瓷刀具的切削性能及损坏机理173

1．FG-2陶瓷刀具加工淬硬钢T10A173

2．FG-2陶瓷刀具精车精锻锥齿轮端面和粗车柴油机进气阀斜面175

3．FG-2陶瓷刀具精车高速钢圆刀片斜面177

4．FG-2陶瓷刀具的磨损、破损特性及损坏机理177

三、梯度功能陶瓷刀具的物理力学性能对其切削性能及损坏机理的影响181

参考文献185