【技术实现步骤摘要】
基于竹纤维细胞壁环形多壁层结构仿生刀具及其制备方法
[0001]本专利技术涉及机械金属切削刀具和工程仿生学
，具体涉及基于竹纤维细胞壁环形多壁层结构仿生刀具及其制备方法。
技术介绍
[0002]切削加工是机械加工领域应用最广泛的加工技术，而刀具作为切削加工的基础工具，在工作时，受到工件、切屑的摩擦作用，使得刀具材料逐渐被磨损或出现破损，同时刀具在切削时，也会承受较大的冲击力作用，在这种条件下，刀具也很容易发生断裂。因此，提高刀具的耐磨性和断裂韧性是刀具设计的关键性问题之一。
[0003]竹子拥有优异的力学性能，被称作“植物钢铁”，它的强度是优质钢的2
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3倍，并且还对横纹破坏具有极为优良的抵抗能力，同时还具有优良的弯曲延展性。竹子在生长期间即使受到风吹雪压而发生大幅度弯曲，也不会产生断裂。由上可见，竹子集高韧性、高强度、高延展性、适当的刚性为一身，从力学的角度分析堪称完美。通过大量研究发现，细胞壁是竹纤维细胞的基本承载单元，具有竹类植物特有的多壁层结构——初生壁和薄厚交替的多层次生壁复合而成的...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于竹纤维细胞壁环形多壁层结构仿生刀具，其特征在于：它包括刀具本体，刀具本体的形状为圆环状，刀具本体包括由内至外依次固接的内层(1)、第一过渡层(2)、第二过渡层(3)、第三过渡层(4)和外耐磨层(5)；所述内层(1)、第一过渡层(2)、第二过渡层(3)、第三过渡层(4)和外耐磨层(5)的材质均为WC
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Co硬质合金，内层(1)中WC的质量百分含量高于第一过渡层(2)、第二过渡层(3)和第三过渡层(4)中WC的质量百分含量且低于外耐磨层(5)中WC的质量百分含量，内层(1)中Co的质量百分含量低于第一过渡层(2)、第二过渡层(3)和第三过渡层(4)中Co的质量百分含量且高于外耐磨层(5)中Co的质量百分含量。2.根据权利要求1所述基于竹纤维细胞壁环形多壁层结构仿生刀具，其特征在于：所述内层(1)中Co的质量百分含量为10％，第一过渡层(2)中Co的质量百分含量为16％，第二过渡层(3)中Co的质量百分含量为14％，第三过渡层(4)中Co的质量百分含量为12％，外耐磨层(5)中Co的质量百分含量为5％。3.根据权利要求1所述基于竹纤维细胞壁环形多壁层结构仿生刀具，其特征在于：所述内层(1)、第一过渡层(2)、第二过渡层(3)、第三过渡层(4)和外耐磨层(5)的表面均包覆有粘结剂。4.根据权利要求3所述基于竹纤维细胞壁环形多壁层结构仿生刀具，其特征在于：所述粘结剂(6)的材质为金属Co。5.如权利要求1至4中任意一项权利要求所述基于竹纤维细胞壁环形多壁层结构仿生刀具的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：步骤一：以WC粉和Co粉为原料，分别配制内层(1)、第一过渡层(2)、第二过渡层(3)、第三过渡层(4)和外耐磨层(5)混合粉体；步骤二：按照内层(1)、第一过渡层(2)、第二过渡层(3)、第三过渡层(4)和外耐磨层(5)由内至外的顺序依次设置，并在每层表面包覆金属Co粘结剂(6)，然后依次装入石墨模具，且每添加一层都采用压力机进行预压，嵌套在一起后再次使用压力机将其压制成形，最后放入烧结炉中烧结，烧结之后取出模具进行热处理；步骤三：仿生刀具热处理完成后，通过磨床对刀具进行刃磨，达到图纸要求的精确尺寸、形状和公差；步骤四：采用脉冲磁控溅射镀法技术仿生刀具进行涂层。6.根据权利要求5所述基于竹纤维细胞壁环形多壁层结构仿生刀具的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，配制内层(1)、第一过渡层(2)、第二过渡层(3)、第三过渡层(4)和外耐磨层(5)混合粉体包括如下操作：操作一：内层(1)混合粉体的配制：以WC粉和Co粉为原料，按照内层(1)中WC粉的质量百分含量为90％、Co粉的质量百分含量为10％的配比配置成混合料，将石蜡在热水中溶解成液体倒入球磨机中的研磨体上，转动球磨机使石蜡在研磨体上充分分布，然后加入WC
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Co混合粉末，加入研磨液体介质酒精和活性剂油酸，最后开始研磨，直至原料被研磨成大小均匀的颗粒状，经研磨后得到的混合料浆被供料泵送至喷雾干燥器进行干燥、制粒，干燥后的粉末呈大小均匀的球形颗粒状，之后进行过筛，检查样品质量合格后得到内层(1)混合粉体；操作二：第一过渡层(2)混合粉体的配制：
按照第一过渡层(2)中WC粉的质量百分含量为84％、Co粉的质量百分含量为16％的配比配置成混合料，将石蜡在热水中溶解成液体倒入球磨机中的研磨体上，转动球磨机使石蜡在研磨体上充分分布，然后加入WC
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Co混合粉末，加入研磨液体介质酒精和活性剂油酸，最后开始研磨...
【专利技术属性】
技术研发人员：马晶，杨绍成，刘强，李胜杰，张明鉴，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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