基于宏微观性能裁剪拼接的梯度纳米复合刀具研究

高速切削加工技术已成为切削加工的主流，其最基础的科学问题是具有"非线性、多尺度、多物理场耦合与交互"特性的"高速切削变形"和"高速切削摩擦学"行为。高性能刀具材料是实现高速切削加工的关键因素之一，而高速切削过程中刀具失效机理的研究则是刀具材料开发的依据。本项目建立高速切削过程的非均匀热－力－化学多场耦合模型，分析刀具的失效机理及其与刀具材料热－物理－化学－力学性能之间的关系，研制梯度纳米复合刀具，将梯度功能复合的热应力缓解及表面残余压应力特性与纳米复合的强韧化机制进行有机结合，采用"自上而下"的方法对刀具材料性能进行"宏观"尺度的分解、裁剪；采用"自下而上"的方式对各局部最优微观结构及性能进行拼接、组装，形成一种对高速切削过程非均匀多场耦合与交互作用的"协同自适应"结构与机制，从而提高刀具抵抗失效的能力，对于提高难加工材料的加工效率及刀具寿命，具有重要的理论和实际意义。