CAREER: Design and Development of Novel Responsive Cutting Tools for Laser-Assisted Machining and Diagnosis of Structural Ceramics: A Research Integrated Education Career Landscape

职业:用于结构陶瓷激光辅助加工和诊断的新型响应切削工具的设计和开发:研究集成教育职业前景

基本信息

  • 批准号:
    0134579
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2002-02-01 至 2008-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The overall goal of this Faculty Early Career Development (CAREER) award is to design and establish a research-integrated education program for machining difficult-to-machine materials. Machining difficult-to-machine ceramics, superalloys, and composites presents numerous challenges. Structural ceramics such as silicon nitride are finding applications in aerospace, automobile, and related industries. However, machining these materials is expensive and can induce subsurface cracks that compromise the strength of the material. The research objective is to develop novel laser integrated cutting tools that will be used for cost-effective machining of structural ceramics that is insensitive to part quantity and geometric shapes. Temperature monitoring capability will be built into the cutting tool to provide feedback for process control during machining. Micromechanical simulation of the machining process will be developed for producing ceramic components with minimal subsurface cracks. The educational components will address the specific educational needs of various sectors of the community through innovative means such as a new multifunctional laboratory for undergraduate and graduate students and area K-12 students and teachers. Integration of research and cooperative learning and effective assessment techniques will form a dynamic learning environment for undergraduate and graduate students. Short courses in machining difficult-to-machine materials will be developed for non-traditional students from industry who want to keep current with the new technologies being developed in this field.The potential impact of this project includes new cutting tools for machining difficult-to-machine materials, new scientific knowledge on thermally assisted machining processes, and the creation of a world-class workforce in the area of machining structural ceramics.
该学院早期职业发展(CAREER)奖的总体目标是设计和建立一个用于加工难加工材料的研究综合教育计划。加工难加工陶瓷、高温合金和复合材料面临着许多挑战。氮化硅等结构陶瓷正在航空航天、汽车和相关行业中得到应用。然而,加工这些材料的成本很高,并且会引起表面下裂纹,从而损害材料的强度。研究目标是开发新型激光集成切割工具,用于对零件数量和几何形状不敏感的结构陶瓷进行经济有效的加工。切削刀具中将内置温度监控功能,为加工过程中的过程控制提供反馈。将开发加工过程的微机械模拟,以生产表面下裂纹最少的陶瓷部件。 教育部分将通过创新手段满足社会各阶层的具体教育需求,例如为本科生和研究生以及 K-12 地区的学生和教师建立一个新的多功能实验室。研究性学习和合作学习以及有效的评估技术的结合将为本科生和研究生形成一个充满活力的学习环境。将为想要跟上该领域正在开发的新技术的非传统行业学生开发难加工材料加工的短期课程。该项目的潜在影响包括用于加工难加工材料的新型切削刀具-机械材料、热辅助加工工艺的新科学知识,以及在结构陶瓷加工领域培养世界一流的劳动力队伍。

项目成果

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