答辯博士：朱烨均

指導教師：丁文鋒  教授

論文題目：單層釺焊多晶CBN超硬砂輪研制與自銳機理研究

答辯委員會：

主席：孫方宏  教授  上海交通大學

委員：李  迎  教授  南京理工大學

譚業發  教授  中國人民解放軍陸軍工程大學

徐九華  教授  ag真人百家家乐平台

李  亮  教授  ag真人百家家乐平台

朱增偉  教授  ag真人百家家乐平台

丁文鋒  教授  ag真人百家家乐平台

秘書：張全利  講師 ag真人百家家乐平台

時間：2019年12月13日14:00

地點：南航明故宮校區15号樓341會議室

學位論文簡介：

立方氮化硼（CBN）超硬磨料具有硬度高、熱穩定好、化學惰性大、導熱性能好的優勢，已在鎳基高溫合金等航空航天難加工材料磨削加工中得到應用。但是，傳統單晶CBN磨粒（MCBN）為各向異性結構，在磨削過程中易發生解理破碎，導緻磨料快速損耗。多晶立方氮化硼（PCBN）是以CBN微晶顆粒與AlN粘結劑為原材料，在高溫高壓環境中燒結制成的新型超硬磨料，其獨特的微結構不僅保留了CBN磨料優異的耐磨性能，而且可以通過微破碎促進砂輪自銳，實現砂輪高鋒利度的長時穩定保持。但是，目前對PCBN磨粒微破碎行為與砂輪自銳機理仍缺乏深刻認識，難以制定相應工藝策略以有效控制磨料微破碎行為，導緻砂輪自銳能力無法充分發揮，制約了PCBN砂輪的應用。有鑒于此，本文結合單層釺焊砂輪和高速磨削技術的優勢提出開展單層釺焊PCBN砂輪研制與自銳機理研究，圍繞砂輪制備機理、磨損表征機理、磨粒微破碎行為、砂輪自銳性能四方面開展探索。主要研究工作及取得的創造性成果包括：

論文完成的主要工作及取得的成果如下：

（1）建立了單層釺焊PCBN砂輪連續高頻感應加熱溫度分布預測模型，闡明了釺焊參數對溫度分布時變特征的影響規律，據此優選了高頻感應釺焊參數；探明了PCBN磨粒與Ag-Cu-Ti釺料結合界面微結構與形成機制，制備了磨粒有序排布的單層釺焊PCBN砂輪，為後續研究提供了工具保障。

（2）開展了單顆PCBN磨粒磨削試驗研究，提出了采用相對分形維數定量表征磨粒磨損形貌演變的方法，探明了PCBN磨粒微破碎形貌特征，揭示了砂輪線速度、單顆磨粒切厚對磨粒磨損的影響規律，優選了可提高磨粒微破碎性能與耐磨性的磨削參數。

（3）綜合采用泰森分割與内聚力單元技術建立了PCBN磨粒仿真模型，探明了釺焊殘餘應力分布特征，通過優選釺焊工藝控制了磨粒内部最大殘餘拉應力及其位置，闡明了材料性能與磨削參數對PCBN磨料内部裂紋擴展演變的影響機制，揭示了PCBN磨粒微破碎機理，為磨削參數優選提供了理論依據。

（4）開展了單層釺焊多晶CBN砂輪與單晶CBN砂輪的高速磨削鎳基高溫合金對比試驗，從磨削力、磨削溫度、磨損形貌及其相對分形維數等多維度闡明了多晶CBN砂輪的磨損與自銳行為演變規律，确證了多晶CBN砂輪的性能優勢及适用的磨削工藝參數範圍。

主要創新點如下：

（1）建立了連續高頻感應加熱制造單層釺焊砂輪的溫度預測模型，揭示了磨粒釺焊界面微結構特征及其形成機制，優選了釺焊加熱工藝，研制了單層釺焊多晶CBN超硬砂輪；

（2）提出了采用相對分形維數定量表征多晶CBN磨粒磨損形貌的方法，闡明了磨削工藝參數對多晶CBN磨粒微破碎行為的影響規律，揭示了磨削載荷對多晶CBN磨粒磨損的影響機制，優選了磨削速度與單顆磨粒切厚；

（3）探明了高速磨削過程中單層釺焊多晶CBN砂輪的自銳行為演變規律，确證了多晶CBN砂輪可長時保持高鋒利度的優勢，實現了鎳基高溫合金的高質高效磨削加工。