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(duì)難加工材料的需求日益增加，高溫合金和超高強(qiáng)度鋼等難加工材料的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。然而，這些材料在高速切削過(guò)程中面臨切削溫度高、切削力大、加工硬化嚴(yán)重以及刀具易磨損等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了加工效率和質(zhì)量。
針對(duì)上述挑戰(zhàn)，西安工大學(xué)生團(tuán)隊(duì)與相關(guān)國(guó)有企業(yè)和民營(yíng)企業(yè)進(jìn)行了廣泛交流和探討，并對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有刀具產(chǎn)品進(jìn)行了深入調(diào)研與實(shí)驗(yàn)測(cè)試。研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具硬度不足，超硬類(lèi)刀具韌性不足，而涂層類(lèi)刀具在切削時(shí)涂層易脫落，導(dǎo)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(dǎo)致其強(qiáng)度與韌性不足，尚無(wú)法直接應(yīng)用到高速切削刀具領(lǐng)域。此外，高熵陶瓷材料制備工藝復(fù)雜，工藝參數(shù)調(diào)控困難，成為刀具應(yīng)用發(fā)展的另一障礙。
為解決上述三大痛點(diǎn)，西安工大學(xué)生團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)五年的技術(shù)積累，提出了高熵相強(qiáng)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(fù)有心人，*終成功設(shè)計(jì)并制備出一種兼具高硬度、高韌性和高強(qiáng)度的微納米復(fù)合高熵陶瓷刀具，并委托第三方對(duì)刀具材料進(jìn)行了性能測(cè)試，硬度為24Gpa、抗彎強(qiáng)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(qiáng)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(dòng)我國(guó)刀具技術(shù)的發(fā)展。
西安工大學(xué)生團(tuán)隊(duì)隸屬于西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院高效精密加工及數(shù)控刀具技術(shù)研究所，團(tuán)隊(duì)成員主要由在讀博士、碩士和本科生組成，共計(jì)十人，在王東副教授的指導(dǎo)下先后參與教育廳項(xiàng)目2項(xiàng)、校企合作項(xiàng)目3項(xiàng)，發(fā)表SCI/EI論文10余篇，授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)，獲批大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目2項(xiàng)，其中1項(xiàng)為*，1項(xiàng)為省級(jí)，成果推廣應(yīng)用4項(xiàng)，并與西安晟博金屬材料科技有限公司簽署技術(shù)開(kāi)發(fā)委托合同2項(xiàng)，其中一項(xiàng)獲西安市碑林區(qū)科學(xué)技術(shù)局成果轉(zhuǎn)化加速工程獎(jiǎng)補(bǔ)資金。
2024年6月7日，西安工大學(xué)生團(tuán)隊(duì)在第十二屆“挑戰(zhàn)杯”陜汽集團(tuán)陜西省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽中榮獲金獎(jiǎng)。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(dòng)了新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展，展現(xiàn)了我國(guó)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(guó)內(nèi)高溫合金和超高強(qiáng)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(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
西安工大學(xué)生團(tuán)隊(duì)秉承不忘初心的理想信念，致力于打造屬于我國(guó)的中高端刀具產(chǎn)品。通過(guò)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(dòng)了高性能刀具產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，也為新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展注入了強(qiáng)勁動(dòng)力。團(tuán)隊(duì)在不斷突破和創(chuàng)新中，為國(guó)家和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了積極而重要的貢獻(xiàn)。
此外，這一創(chuàng)新也得到了校內(nèi)外專(zhuān)家的高度評(píng)價(jià)。西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院黨委書(shū)記程新峰指出，該團(tuán)隊(duì)的研究不僅在學(xué)術(shù)上具有重要意義，還為實(shí)際生產(chǎn)提供了切實(shí)可行的解決方案，充分體現(xiàn)了理論與實(shí)踐相結(jié)合的科研精神，科技創(chuàng)新是推動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力的核心要素，學(xué)生團(tuán)隊(duì)的努力和成就，讓我們看到了年輕學(xué)子在科技創(chuàng)新領(lǐng)域的無(wú)限潛力。
學(xué)生團(tuán)隊(duì)的代表丁政偉表示：“我們?cè)陧?xiàng)目初期遇到了很多技術(shù)難題，但在王東老師的指導(dǎo)和團(tuán)隊(duì)的共同努力下，*終克服了這些困難。未來(lái)，我們將繼續(xù)探索更多前沿技術(shù)，為推動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力貢獻(xiàn)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(xué)在科研方面的實(shí)力，也為高校人才培養(yǎng)和社會(huì)服務(wù)提供了新的范例。
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