[00352545]自润滑陶瓷拉拔模具关键制造技术研究

该项目所属科学技术领域及学科所属科学技术领域：塑性加工工艺与设备；机械摩擦、磨损及润滑。项目背景：拉拔模具种类各异，但其工作表面存在滑动摩擦，磨损严重。课题前期研制出几种陶瓷拉拔模具材料，其硬度和强度在拉拔模具中较好，但存在摩擦系数大、磨损严重的问题。因此，该项目自2011年起在国家自然科学基金、山东省科技发展计划等资助下，开展了自润滑复合陶瓷拉拔模具关键制备技术研究，提出了采用热压烧结方法进行自润滑复合叠层陶瓷拉拔模具的设计思路。开发出了具有滑动摩擦拖覆自润滑效果的复合叠层陶瓷拉拔模具并对其减摩抗磨特性进行了深入细致的探索。同时课题对自润滑拉拔模具材料设计理论、模具受力分析、制备工艺技术、摩擦副的摩擦磨损行为、减摩抗磨机理、自润滑效应等进行深入系统的研究。主要科技创新：(1)首次提出采用自润滑复合叠层陶瓷进行拉拔模具的设计思路，选择具有高强度、高硬度、高耐磨性的Al<,2>O<,3>-TiC陶瓷和具有自润滑效果的Al<,2>O<,3>-TiC-CaF<,2>陶瓷进行叠层，制备出自润滑复合叠层陶瓷拉拔模具。(2)研发了自润滑复合陶瓷模具，并经理论计算、微观形貌分析和宏观测量，揭示了自润滑复合陶瓷拉拔模具的摩擦机理及各区间的磨损规律，建立了拉拔模具在拉拔加工过程中的力学模型，优化设计了模具孔型结构。(3)开发了新型高性能陶瓷拉拔模具，提高了模具使用寿命。详细研究了拉拔模具工作表面的摩擦行为、磨损机理。进行了拉拔模具加工工艺分析，探索一套适合自润滑复合陶瓷模具制备的烧结方法及加工工艺，包括烧结参数、烧结温度、石墨模具设计、研磨方法及热装配方法等诸多内容。主要科学价值：该成果开发了自润滑复合叠层陶瓷进行拉拔模具，发明了一种Al<,2>O<,3>-TiC/Al<,2>O<,3>-TiC-CaF<,2>自润滑叠层陶瓷拉拔模具材料及Al<,2>O<,3>/TiC陶瓷拉拔模具及其制造方法，授权发明专利2项。项目实施过程中，发表论文30余篇(SCI收录9篇、EI收录20篇)，培养硕士研究生3名，相关研究成果分别获得中国商业联合会科学技术奖三等奖、山东高校优秀科研成果三等奖，共3项。项目成果已引起国际知名贝卡尔特集团(Bekaert)亚洲研发中心在内的多家国内外家大中型企业关注，并前来洽谈合作事宜。项目成果节能降耗效果明显，生产效率得到极大提高，得到企业的一致认可。对推动中国金属制品行业的进步，发展相关行业关键零部件具有重要意义。行业技术进步作用：该研发产品，具有摩擦因数低、耐磨损、使用寿命长等优点，节省了相关部门的人力、物力，为快速精密生产提供了有力的技术保障，对金属制品线材的加工起到了非常重要的作用，推广性很强。具有显著的社会效益和经济效益。对金属制品领域零部件的进步作出了积极的贡献，具有广阔的应用前景。