【摘 要】
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SiCp/Al复合材料不但具有很多优异的材料性能,如较高的比强度、较低的热膨胀系数,而且还可以通过改变SiC颗粒的体积分数来满足不同的需要,此种材料已经被广泛应用于各个领域。然而,复合材料的加工面临着一系列的难题,其中复合材料的磨削机理以及合理的加工工艺方法是关键的技术和问题。本课题围绕这两个方面进行了深入的研究。本课题首先建立了磨削加工SiCp/Al复合材料的磨削力理论模型,其次使用ABAQUS
【基金项目】
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国家自然科学基金青年基金项目“颗粒增强金属基复合材料磨削加工机理及高表面质量加工工艺理论研究”（51705069）；
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SiCp/Al复合材料不但具有很多优异的材料性能,如较高的比强度、较低的热膨胀系数,而且还可以通过改变SiC颗粒的体积分数来满足不同的需要,此种材料已经被广泛应用于各个领域。然而,复合材料的加工面临着一系列的难题,其中复合材料的磨削机理以及合理的加工工艺方法是关键的技术和问题。本课题围绕这两个方面进行了深入的研究。本课题首先建立了磨削加工SiCp/Al复合材料的磨削力理论模型,其次使用ABAQUS进行了有限元仿真,最后结合单因素实验和正交实验,对SiCp/Al复合材料的磨削过程、磨削力以及磨削表面质量都做了具体分析,并且在此基础上优化了磨削工艺参数,此外,通过声发射信号对磨削状态进行在线监测,具体分为以下三部分:（1）SiCp/Al复合材料磨削力研究。由切屑形成力、摩擦力和SiC（增强）颗粒的断裂破碎力三个分力,建立SiCp/Al复合材料磨削力理论模型。对单粒磨粒磨削SiCp/Al复合材料的磨削力进行有限元仿真,结合五水平单因素实验,详细分析加工工艺条件对磨削力的影响规律。（2）SiCp/Al复合材料高表面质量加工工艺研究。从表面特征、表面粗糙度等方面比较两种不同砂轮磨削SiCp/Al复合材料时的磨削性能。分析以上磨削实验结果,给出表面粗糙度和表面特征随磨削深度、砂轮线速度以及工件速度的变化规律,并且给出两种砂轮磨削加工20%和55%的SiCp/Al复合材料时,可以获得较好表面质量的磨削工艺条件,并通过分析表面特征总结其已加工表面的主要缺陷。（3）SiCp/Al复合材料磨削过程中声发射监测研究。通过单因素实验得出了磨削深度ap、砂轮线速度vs以及工件速度vw对声发射信号的有效值和频谱的影响,分析频谱确定SiCp/Al复合材料中SiC发生脆性去除、塑性去除以及Al基体发生塑性去除这三种声发射源所对应的频率段。
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