隨著航天航空、艦船、核工業(yè)和石油化工等行業(yè)的不斷發(fā)展，對難加工材料的需求日益增加，高溫合金和超高強度鋼等難加工材料的應用愈發(fā)廣泛。然而，這些材料在高速切削過程中面臨切削溫度高、切削力大、加工硬化嚴重以及刀具易磨損等問題，嚴重影響了加工效率和質(zhì)量。
針對上述挑戰(zhàn)，西安工大學生團隊與相關(guān)國有企業(yè)和民營企業(yè)進行了廣泛交流和探討，并對市場現(xiàn)有刀具產(chǎn)品進行了深入調(diào)研與實驗測試。研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具硬度不足，超硬類刀具韌性不足，而涂層類刀具在切削時涂層易脫落，導致刀具迅速磨損，影響加工質(zhì)量。相比之下，高熵陶瓷材料具有極高的硬度和較大的韌性調(diào)整空間，成為難加工材料高速切削的*佳選擇。然而，陶瓷材料的固有脆性導致其強度與韌性不足，尚無法直接應用到高速切削刀具領(lǐng)域。此外，高熵陶瓷材料制備工藝復雜，工藝參數(shù)調(diào)控困難，成為刀具應用發(fā)展的另一障礙。
為解決上述三大痛點，西安工大學生團隊歷經(jīng)五年的技術(shù)積累，提出了高熵相強化和納米顆粒增韌相結(jié)合的陶瓷刀具創(chuàng)新技術(shù)，功夫不負有心人，*終成功設計并制備出一種兼具高硬度、高韌性和高強度的微納米復合高熵陶瓷刀具，并委托第三方對刀具材料進行了性能測試，硬度為24Gpa、抗彎強度為1100Mpa、斷裂韌性為12.0MPa·m1/2。該陶瓷刀具突破了陶瓷刀具硬度和強韌性難以兼顧的難題，能夠?qū)崿F(xiàn)難加工材料的高效切削，極大地推動我國刀具技術(shù)的發(fā)展。
西安工大學生團隊隸屬于西安工業(yè)大學機電工程學院高效精密加工及數(shù)控刀具技術(shù)研究所，團隊成員主要由在讀博士、碩士和本科生組成，共計十人，在王東副教授的指導下先后參與教育廳項目2項、校企合作項目3項，發(fā)表SCI/EI論文10余篇，授權(quán)發(fā)明專利2項，獲批大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目2項，其中1項為*，1項為省級，成果推廣應用4項，并與西安晟博金屬材料科技有限公司簽署技術(shù)開發(fā)委托合同2項，其中一項獲西安市碑林區(qū)科學技術(shù)局成果轉(zhuǎn)化加速工程獎補資金。
2024年6月7日，西安工大學生團隊在第十二屆“挑戰(zhàn)杯”陜汽集團陜西省大學生創(chuàng)業(yè)計劃競賽中榮獲金獎。該團隊通過陶瓷刀具的創(chuàng)新，不僅提升了難加工材料的加工效率和質(zhì)量，還推動了新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展，展現(xiàn)了我國在高端制造領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力。這一成果有助于解決國內(nèi)高溫合金和超高強度鋼等難加工材料切削中的技術(shù)瓶頸，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強有力的技術(shù)支撐。
西安工大學生團隊秉承不忘初心的理想信念，致力于打造屬于我國的中高端刀具產(chǎn)品。通過在陶瓷刀具領(lǐng)域的創(chuàng)新，他們解決了難加工材料切削用刀的“卡脖子”難題，極大地提高了加工效率和質(zhì)量。這一創(chuàng)新不僅推動了高性能刀具產(chǎn)品的國產(chǎn)化進程，也為新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展注入了強勁動力。團隊在不斷突破和創(chuàng)新中，為國家和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了積極而重要的貢獻。
此外，這一創(chuàng)新也得到了校內(nèi)外專家的高度評價。西安工業(yè)大學機電工程學院黨委書記程新峰指出，該團隊的研究不僅在學術(shù)上具有重要意義，還為實際生產(chǎn)提供了切實可行的解決方案，充分體現(xiàn)了理論與實踐相結(jié)合的科研精神，科技創(chuàng)新是推動新質(zhì)生產(chǎn)力的核心要素，學生團隊的努力和成就，讓我們看到了年輕學子在科技創(chuàng)新領(lǐng)域的無限潛力。
學生團隊的代表丁政偉表示：“我們在項目初期遇到了很多技術(shù)難題，但在王東老師的指導和團隊的共同努力下，*終克服了這些困難。未來，我們將繼續(xù)探索更多前沿技術(shù)，為推動新質(zhì)生產(chǎn)力貢獻更多力量�！�
這一創(chuàng)新成果的成功，不僅展示了西安工業(yè)大學在科研方面的實力，也為高校人才培養(yǎng)和社會服務提供了新的范例。
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