研究加工復合材料顆粒增強金屬基復合材料的加工
在廣泛的工作條件下金屬基復合材料(MMC)能提供高的強度重
量比、剛性和良好的抗破壞性，有潛力取代許多工程應用中的傳統
材料。通常情況下，MMC的金屬基體材料是鋁合金、鈦合金、銅合
金和鎂合金，而增強材料是纖維、晶須和顆粒形式的碳化硅、氧化
鋁、碳化硼和石墨等。纖維增強復合材料、顆粒增強復合材料以及
傳統金屬材料間的一個較重要的區別是方向性的特性，顆粒增強復
合材料和傳統金屬材料是各向同性的，而纖維增強復合材料通常是
各向異性的。顆粒增強復合材料具有更高的延展性和相對于纖維增
強復合材料的各向同性的性質，使其更具吸引力。
在過去，顆粒增強MMC的加工已經得到了廣泛的試驗研究
，而纖維增強MMC的加工研究是有限的。加工MMC會造成過度的刀具
磨損，并直接誘導在纖維或顆粒和基體接觸面中出現纖維拉出、顆
粒斷裂、分層和剝離等損壞現象。增強類型、刀具的類型和幾何形
狀以及加工參數都會影響這些復合材料的切削加工。盡管MMC的加
工通常是近凈成形，但后續的加工操作還是不可缺少的。
在研究加工復合材料時所用的方法是不同的，大致可以分
為3類，即：①試驗性研究。側重于復合材料的宏觀／微觀切削加
工性能。②簡單的建模。采用傳統的切削機制。③數值模擬。把復
合材料當做宏觀的各向異性的材料或者致力于從微觀上模擬增強體
與基體間接觸面。宏觀建模通常忽略了復合材料在被切削時的許多
基本特征，并且通常不能很好地結合切削機制，而那些致力于微觀
效果的建模(包括有限元分析)．實施起來很復雜。應結合宏觀與微
觀建模的優點，制定出一個合理的方法來提高實際建模水平，不僅
能夠描述材料的切削進程，還能在應用中提供簡單的分析解法。
顆粒增強金屬基復合材料的加工
與加工顆粒增強MMC相關的研究大多集中在切削力、切削
溫度、刀具磨損、表面粗糙度和次表面損傷等方面。從關于加工MM
C的現有文獻中可以明顯看出增強體材料、增強類型(顆�；蚓ы�)
、增強體的體積分數、基體的性質以及這些顆粒在基體中分布都是
影響這些復合材料切削加工性的因素。雖然立方氮化硼(CBN)、氧
化鋁、氮化硅、碳化鎢(WC)被用來作為切削刀具材料，但較常用的
刀具材料是多晶金剛石(PCD)。加工顆粒增強MMC時，切削速度、進
給量和背吃刀量對刀具壽命和被加工金屬的表面粗糙度有著相似的
影響，但也注意到陶瓷增強顆粒會從基體中剝離，滾移到切削刀具
前面，從而通過已加工表面時壓劃出溝槽。
