拉拔模具与线材接触区存在高温高压摩擦，模具磨损严重，导致线材表面质量下降。本项目采用固体润滑材料结合硬度和耐磨性优良的复合陶瓷材料制备自润滑复合陶瓷拉拔模具，在保证模具物理机械性能前提下，提高其耐磨性并降低摩擦因数，在摩擦副形成滑动摩擦拖覆自润滑膜，起到减摩抗磨作用，提高拉拔模具寿命及线材表面质量和尺寸精度。 一：课题来源与背景 “自润滑陶瓷拉拔模具关键制造技术研究”课题来源于山东省科技发展计划。拉拔模具作为金属线材生产过程中必不可少的、易消耗的成形工具，在线材生产成本中占有很大的比例。目前，国内外使用的拉拔模具主要有硬质合金模具和聚晶金刚石模具等。但是，硬质合金模具硬度相对较小，寿命短且在进行有色金属拉拔加工时，容易产生粘附；聚晶金刚石模具一般用于小尺寸柱状线材的加工，使用范围有限。 二：项目研究目的及意义 本项目采用摩擦学设计方法，参照贝壳的层状结构，将具有优良机械性能的Al2O3-TiC陶瓷材料和具有自润滑功效的Al2O3-TiC-CaF2陶瓷材料利用真空热压烧结方法和模压成形方法，制备出了Al2O3-TiC/Al2O3-TiC-CaF2自润滑复合陶瓷拉拔模具。结合拉拔模具实际拉拔工况和合理的叠层结构设计，使其在工作过程中实现模具整体的自润滑功能的同时，具有优良的物理机械性能，改善拉拔模具实际生产过程中的摩擦磨损情况，降低模具的磨损率，提高拉拔模具的使用寿命。 三：创见与创新 （1）建立复合陶瓷摩擦表面自润滑设计理论及制备方法，研发自润滑复合陶瓷模具，探索出一套适合制备自润滑减摩抗磨陶瓷摩擦构件的理论和方法。 （2）理论分析拉拔模具的结构特点，研究出自润滑复合陶瓷模具的制备关键技术，为很好的利用自润滑陶瓷材料提供一种科学快速有效的方法。 （3）研究自润滑复合陶瓷模具材料减摩抗磨性能，为快速评价材料的磨损润滑行为建立科学理想的评价手段。 四：社会经济效益，存在问题 本项目二次经济效益主要是拉拔企业及相关使用企业应用本项目后享受到的节能收益和成本节约收益。采用该拉拔模具之后拉拔力降低7%左右，节能降耗效果明显，可为企业节能降耗7%左右；在公司原有拉拔模具方案下拉制某型号的钢帘线，拉拔力较大，拉拔模具磨损严重，可拉拔寿命约18吨，采用该拉拔模具之后拉拔寿命达到25吨。如果该模具能够占领100万吨线材市场，将节约1.55万套模具，按照每套模具1000元计算，将节约1550万元。同时能够显著减少了停车换模的时间，提高了生产效率，减少了修模工艺，降低生产成本；拉拔制成品的表面质量还得到较明显提高。 五：成果简介 该项目结合拉拔模具实际工作特点及其磨损失效形式，以提高拉拔模具耐磨性，延长其使用寿命为目标，采用摩擦学设计方法和叠层结构设计理论，选择具有高强度、高硬度、高耐磨性的Al2O3-TiC陶瓷和具有自润滑效果的Al2O3-TiC-CaF2陶瓷进行叠层，制备自润滑复合叠层陶瓷拉拔模具材料。并运用有限元方法对结果进行对比论证。