最近,期刊《Journal of Manufacturing Processes》发表了题为“Altering the energy dissipation of sip/al composites via a coating to enhance ductile mode cutting”的论文。博士生陈大川为论文第一作者,张建国教授为论文通讯作者。
由脆性颗粒和塑性基体组成的Sip/Al复合材料被视为难加工材料。尽管涂层切削显著增强了Sip/Al复合材料的塑性模式切削,但其提高可加工性的机制尚未完全阐明。本文通过建立集切削力和表面完整性转变(Surface Integrity Transition, SIT)临界深度于一体的预测模型,研究了涂层切削对Sip/Al复合材料的作用机制。该模型考虑了涂层、刀具-切屑相互作用、颗粒破碎和界面损伤的协同效应,并通过多参数实验在可变或相等切削深度下验证其准确性。切削力和SIT临界深度的预测值与实验结果高度一致,最大误差分别为9.27%和8.33%。实验结果和模型表明,涂层切削改变了摩擦状态、剪切变形和颗粒损伤机制。因此,Sip/Al复合材料的SIT临界深度从常规切削的102纳米提高到涂层切削的143纳米,且能量耗散也发生了变化。具体而言,通过抑制颗粒破碎和脱粘,脆性模式的能量耗散得以降低,而通过去除额外的涂层,塑性模式的能量耗散得以增加。本研究阐明了涂层切削下Sip/Al复合材料增强塑性模式切削的潜在加工机制,为优化其超精密加工工艺提供了理论基础。

曲轴润滑模型计算框架及其性能验证
本研究得到了国家自然科学基金(52225506, 52375430, 52188102, 52505516)的资助。
论文信息:陈大川,郑正鼎,丁吉祥,刘浩然, 张建国,陈肖,肖峻峰, 许剑锋.
D. Chen, Z. Zheng, J. Ding, H. Liu, J. Zhang, X. Chen, J. Xiao, J. Xu, Altering the energy dissipation of Sip/Al composites via a coating to enhance ductile mode cutting, Journal of Manufacturing Processes 157 (2026) 335-351.