新型复相陶瓷刀具材料的研制及切削可靠性研究
陶瓷刀具材料的研究进展
陶瓷刀具材料的研究进展摘 要：陶瓷刀具材料是一种先进的刀具材料。
文章介绍了陶瓷刀具材料的特点和种类，指出了陶瓷刀具材料发展方向，并展望了其发展前景。
关键词： 陶瓷刀具材料；特点；金属陶瓷；进展；随着现代制造技术的发展，各种新型的难加工材料在产品中大量应用，传统的硬质合金刀具已难以满足生产需要，而陶瓷刀具由于其优良的切削性能和高的性能价格比而受到了人们的青睐。
陶瓷刀具材料具有化学稳定性好、摩擦系数低、硬度高等特点，耐磨性为硬质合金的35 倍；高温性能好，12001400 时其硬度仍可达80HRA ，相当于硬质合金在200400 时的硬度。
在现代切削加工中，陶瓷材料以其优异的耐热性、耐磨性和化学稳定性成为目前一种很有发展前途的刀具材料，在高速切削领域和切削难加工材料方面扮演着越来越重要的角色。
陶瓷刀具的主要原料23A l O 和2SiO ，是地壳中最丰富的成分，可以说是取之不尽，用之不竭的，因此陶瓷刀具材料的应用前景十分广阔。
1 陶瓷刀具材料的性能特点陶瓷刀具与硬质合金刀具相比，它的硬度高、耐磨性好；刀具耐用度可比硬质合金高几倍以至十几倍。
陶瓷刀具在1200 以上的高温下仍能进行切削，这时陶瓷的硬度与200600 时硬质合金的硬度相当。
陶瓷刀具优良的高温性能使其能够以比硬质合金刀具高310 倍的切削速度进行加工。
它与钢铁金属的亲和力小、摩擦系数低、抗粘结和抗扩散能力强，加工表而质量好。
另外，它的化学稳定性好，陶瓷刀具的切削刃即使处于赤热状态也能长时间连续使用，这对金属高速切削有着重要的意义。
近几年来，由于材料科学与制造技术的进步，通过添加各种碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等可改善陶瓷的性能，还可通过颗粒、晶须、相变、微裂纹和几种增切机理协同作用提高其断裂韧性、抗弯强度,使其应用范围日益扩大。
当前，陶瓷刀具材料的进展集中在提高传统刀具陶瓷材料的性能、细化晶粒、组份复合化、采用涂层、改进烧结工艺和开发新产品等方面，以期获得耐高温性能、耐磨损性能和抗崩刃性能，满足高速精密切削加工的要求。
氮化硅陶瓷刀具的研磨过程与切削力分析
氮化硅陶瓷刀具的研磨过程与切削力分析氮化硅陶瓷刀具是一种采用氮化硅作为主要原料制成的刀具材料，具有高硬度、耐磨、耐高温和化学稳定性等优点，广泛应用于机械加工领域。
为了保证氮化硅陶瓷刀具的切削性能和使用寿命，研磨过程的控制和切削力的分析显得尤为重要。
本文将对氮化硅陶瓷刀具的研磨过程与切削力进行详细分析。
首先，氮化硅陶瓷刀具的研磨过程是指通过研磨工艺将刀具加工为所需的形状和精度。
氮化硅陶瓷具有高硬度和脆性，因此研磨过程中需要选择合适的研磨工具和研磨参数，以避免产生过大的切削力和表面损伤。
研磨工具一般采用金刚石砂轮，研磨参数包括研磨速度、进给速度和研磨深度等。
合理选择研磨工具和参数可以保证刀具的加工精度和表面质量，同时减小切削力。
其次，切削力是指在切削过程中刀具所承受的力，对于氮化硅陶瓷刀具来说，切削力直接影响其切削性能和使用寿命。
切削力的大小与切削过程中的切削力系数、切削速度和切削深度等参数密切相关。
刀具的切削力系数是刻画切削力与切削速度和切削深度之间关系的一个重要参数，它的大小与刀具材料的性质、切削条件和磨削方式等因素有关。
对于氮化硅陶瓷刀具的切削力分析，可以从刀具的材料性质和切削条件两个方面进行。
首先，氮化硅陶瓷具有高硬度和脆性，因此在切削过程中往往会产生较大的切削力。
其次，切削条件包括切削速度、切削深度和进给速度等参数，这些参数的变化会直接影响切削力的大小。
一般来说，切削速度越高，切削力越大；切削深度越大，切削力越大；进给速度越大，切削力越大。
因此，在使用氮化硅陶瓷刀具进行切削时，需要合理选择切削条件，以减小切削力。
此外，刀具的切削力还与刀具的刃磨状态和刃磨方式等因素密切相关。
刀具的刃磨状态对切削力的大小和切削性能有着重要影响。
磨削时，刀具表面会产生一定的磨痕和残留应力，这些磨痕和残留应力会影响刀具的切削性能和切削力。
因此，在刃磨过程中需要选择合适的磨削方式和参数，以保证刃磨质量和切削性能。
综上所述，氮化硅陶瓷刀具的研磨过程和切削力分析对于保证刀具的性能和使用寿命至关重要。
浅谈陶瓷刀具的切削性能与发展现状
１ 刀具 材料 的发 展
陶瓷 刀具 与其 他材 料 刀具 相 比具有 以下 特 点 ：
（） １陶瓷刀具具有较高 的硬度和耐磨性 。 其硬度达 ９ ￣９ Ｒ ３ ５ Ａ， Ｈ 刀具材 料 的发 展 经历 了工 具钢 、 速钢 、 质合 金 、 瓷 、 高 硬 陶 超硬 大大 提 高 了切 削 能 力和耐 磨 性 。 而可 加工 硬度 高达 Ｈ Ｃ ５的各 从 Ｒ ６ 材 料 ５ 阶段 。刀 具材 料 的发 展实 际 上是 不断 提 高刀 具材 料 的 耐 个 类难 加 工材 料 ， 免除 退火 加工 所 消耗 的 电力和 时 间； 在 高速 条 件 可 热性、 耐磨 性 、 削速 度和 表面 加工 质 量 的过程 。 切 下切 削加 工 并持 续较 长 时间 ， 比使 用硬 质合 金 刀 具平 均 提高 效 率
伴 随 着材 料 的 不 断发 展 ， 转 位 、 功 能 、 用 复合 刀 具和 模 ３ 陶瓷 刀具 使 用过 程 中的 注意事 项 可 多 专 块 式工 具 系统 成为 刀 具结 构发 展 的主 流 。各 种 精密 、 效 、 高 优质 的 可 转位 刀 具 已应用 于 车削 、 削和 钻削 等领 域 。从 刀具 结 构看 ， 铣 可 转位 结 构 的刀 具 已成 为刀 具结 构发 展 的主 流 。 陶瓷 刀具 的 发展 ， 而 无 论 怎样 变化 ， 目前仍 是在 氧 化铝 基和 氮化 硅 基两 大 系列 陶 瓷材
在 ｌ０ ０℃时 仍能 保持 ８ Ｈ Ａ 的高硬 度 。 ２ ０ Ｒ
近 年 来 高速 钢 发 展迅 速 ， 已增 至 ２ 现 ０多 个 品种 ， 其 在通 用 尤 高 速钢 、 中间 高速 钢 、 超硬 高速 钢等 方 面研 制 了一些 新 品种 。在 高 速钢 领 域 里粉 末冶 金 高速钢 发 展迅 速ห้องสมุดไป่ตู้， 其物 理机 械 性能 大 为 改善 ，
先进陶瓷刀具的材料及质量
合金钢 已不能满足 工艺要 求 ， 因此 陶瓷刀 具成为令
人 瞩 目的焦 点 。
又 快 捷 的途 径 。
还 有一 种 涂 层刀 具是 采用 ｓ Ｎ 陶瓷作基 体 ， ｉ４ ，
２， ｉ 由于 陶瓷刀具 具有 很 高 的硬度 、 点 、 温化 涂 层 材 料 通 常 是 Ａ１ｏ 和 ＴＮ。这 种 图 层 使 刀 具 具 熔 高 基体 材料又使刀具有很 高 的韧性 学 稳 定 性 和力 学 稳 定 性 ， 而 陶 瓷 刀 具 具 有 优 良的 有 良好 的耐磨性 ， 因 从 切 削 性 能 。在 １０ ℃ 的 高 温 下 ， 瓷 刀 具 仍 能 进 行 和抗 冲击性 能 ， 而使 刀具 寿命 不但 高于一般 的陶 ２０ 陶 而 切削 ，其硬 度与 ２ ０ ￣０ ￣ 的硬质 合金 相 当 。在 瓷 刀 具 ， 且 也 高 于 陶 瓷涂 层 的硬 质 合 金 刀 具 。 如 ０ － ０Ｃ ＴＮ涂 层 ｓ３ ｉ ｉ 的陶瓷 刀具切削 铸铁 时切削 速度适 Ｎ １０ ℃ 的抗 压 强 度 相 当 于 钢 在 室 温 的抗 压 强 度 。此 ０ １
纹 偏转增 韧 、 桥接增 韧 和晶须拔 出增韧 。一般可 以 般来说 ， 层 陶瓷刀 具材料是通 过气相 沉淀 涂
同 时利 用 多 种 增 韧 机 理 。 山东 工 业 大 学 研 制 的 ＹＸ 一
２３ ・
・
维普资讯
１ＹＸ ２刀具 材 料 ，就 是 在 陶 瓷 基 体 中 同 时 加 入 了 、 二
或其他方法 ， 在强 度和韧性都 比较 的硬质合 金或高 速 钢 基 体 上 涂 覆 一 层 Ａ１ｏ 、ｉ ＴＣ－ ２ ， ２３Ｓ３ 、ｉ Ａ１ Ｎ ０３ Ｔｃ Ａ１ｏ 一 ｉ 或 Ａ１ ｉ— ２３ ＴＮ ２ Ｓ２ 圹 ＴＮ 等 陶 瓷 材 ０厂 ｉ Ｉ ｉ 料 。利 用 基 体 材 料 和 涂 层 材 料 各 自的 优 点 ， 提 高 在
利用蒙特卡洛方法计算陶瓷刀具磨损可靠性_樊宁
来计算磨损寿命, 而不必进行切削试验. 由于测量材
料的力学性能较为方便快捷, 且试验误差较小, 所以
该计算结果较为准确; 而对于不同的陶瓷刀具, 只要
各切削参数不变, 则用以表征切削过程的参数 const
也不变, 因此, 由一种刀具的切削试验获得的 const 值
也适合于相同切削条件下的其他陶瓷刀具, 这样就可
const = lnt-- lnB- .
( 11)
因此, 对于刀具的任一切削过程, 其磨损寿命可表示
为:
lnt= lnB+ const .
( 12)
从式( 12) 可以看出, 任意陶瓷刀具的磨损寿命可以用
陶瓷刀具的力学性能和表征切削过程的参数来表示,
因此利用式( 12) , 可以通过测定刀具材料的力学性能
变则 const 保持不变. 由于切削过程较为复杂, 难以用
理论方法确定该常数, 可用试验方法确定. 首先确定
刀具的磨钝标准, 然后进行一组切削试验, 可得到一 组磨损寿命 t 的试验值及其平均值 t-; 其次到另一组测试值, 代入式( 9)
求得其平均值 B- , 则:
以避免大量的重复试验. 将 lnt- 记为 ST D, 则 STD 可作为该种切削条件下
刀具磨损可靠性的判断标准. 由于陶瓷刀具的磨损寿 命符合对数正态分布, 所以 lnt > lnt- 的概率为 50% .
换言之, 如果将刀具磨损寿命的对数平均值作为刀具
寿命的评定值, 则刀具的磨损可靠度只有 0. 5, 一半的
到较高的精度. 根据文献[ 1] , 当总体的概率分布未知
时, 若取置信度水平为 0. 95, 允许误差为 0. 1, 则所需
的最小样本容量为 79. 另一方面, 如果进行大量的试
新型陶瓷刀具研究进展
新型陶瓷刀具的研究进展摘要：本文回顾了陶瓷刀具的发展简况及其意义，并且综述了陶瓷刀具材料的种类、性能和特点、以及其制备方法，在此基础上分析了陶瓷刀具的发展趋势和前景。
关键词：陶瓷刀具；氧化铝；氮化硅；性能中图分类号： tg 7111、引言切削加工是工业生产中最基本、最普通和最重要的方法之一，它直接影响工业生产的效率、成本和能源消耗。
然而随着现代制造技术的发展，各种新型难加工材料在产品中的大量应用，传统的硬质合金刀具已难以满足生产需要，而作为新型切削材料的陶瓷刀具由于具有高耐热性、耐磨性、化学稳定性等特点，因此陶瓷刀具在切削加工中扮演者越来越重要的角色。
另外，从资源方面考虑，陶瓷刀具的原材料也远远丰富于传统合金刀具。
总所周知，硬质合金刀具含有大量的w、co 等战略性贵重金属，并且这些贵重金属在地球上市有限的，而且是不可再生资源。
而陶瓷刀具的主要原料是al2o3和sio2，这些化合物在地壳中的含量非常丰富。
因此其发展及应用前景十分广阔[1-3]。
目前刀具的主要原材料是高速钢和硬质合金，但从发展趋势来看，金属陶瓷刀具材料在制造刀具方面的用量逐年增加，同时也是近几年来新型刀具研究方面的重点和热点。
本文将简述陶瓷刀具的发展史，同时综述陶瓷刀具材料的种类及其性能，以及其制备方法。
2、陶瓷刀具的发展简况陶瓷作为切削加工材料，有着源远流长的历史。
早在1905 年德国人就开始了用al2o3陶瓷作为切削刀具材料的研究。
但是由于al2o3陶瓷比较脆，而且当时的陶瓷工艺技术也比较落后，所以它的广泛应用在当时受到限制。
1968 ～1970 年间人们研制成功了al2o3+tic复合陶瓷刀具，。
这促使al2o3基陶瓷刀具逐渐地走出了缓慢发展的低谷，成为解决超硬材料加工的一种新型刀具[4-6]。
20世纪70年代中期美国用sialon陶瓷刀具（si3n4+al2o3的固熔体）加工灰铸铁，取得良好效果[7]。
同期，中国用热压si3n4陶瓷刀具实现了对多种难加工材料进行多种工序的加工和生产应用[7，8]。
Si_3N_4-TiC_(0.5)N_(0.5)复相陶瓷的制备及切削性能研究
Si_3N_4-TiC_(0.5)N_(0.5)复相陶瓷的制备及切削性能研究古尚贤;郭伟明;曾俊杰;伍尚华;蒋强国;高棱【期刊名称】《人工晶体学报》【年(卷),期】2015(44)5【摘要】以TiC0.5N0.5粉为导电第二相,利用热压烧结制备了Si3N4-TiC0.5N0.5复相陶瓷。
研究了不同含量TiC0.5N0.5对Si3N4陶瓷相组成、致密度、显微结构、力学性能、导电性能、切削性能及磨损机理的影响。
结果表明:高温下TiC0.5N0.5与Si3N4具有良好稳定性,烧结后获得致密的Si3N4-TiC0.5N0.5复相陶瓷;导电第二相的增加可以明显改善氮化硅陶瓷的电学性能,并且有助于提高Si3N4-TiC0.5N0.5复相陶瓷的硬度和断裂韧性,但不利于Si3N4-TiC0.5N0.5复相陶瓷的抗弯强度;当含量超过25vol%时,硬度增幅变缓,断裂韧性下降;在高速切削过程中,随着切削时间增加,后刀面磨损增大,刀具切削温度增加;STCN20切削性能最好,当TiC0.5N0.5含量超过20vol%时会加剧刀具的磨损;Si3N4-TiC0.5N0.5复相陶瓷刀具的磨损机制主要是机械摩擦导致的磨粒磨损,并伴随少量的粘结磨损。
【总页数】7页(P1259-1265)【关键词】Si3N4-TiC0.5N0.5;电阻率;陶瓷刀具;切削性能;磨损机理【作者】古尚贤;郭伟明;曾俊杰;伍尚华;蒋强国;高棱【作者单位】广东工业大学机电工程学院【正文语种】中文【中图分类】TB332【相关文献】1.Ba（Fe0．5 Nb0．5）O3基复相陶瓷的制备与介电性能 [J], 房明瑞;王卓;李海娟;王春2.K0.5 Bi0.5 TiO3-Na0.5Bi0.5 TiO3系统铁电陶瓷相界的X射线研究 [J], 郭常霖;吴毓琴;王天宝0.5Na0.5WO4-La0.5Na0.5TiO3复相陶瓷低温烧结与微波介电性能研究 [J], 范跃农;王振;陶磊;卞建江4.溶胶-凝胶法制备Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3体系无铅压电陶瓷的研究(英文) [J], 廖润华;李月明;江向平;王竹梅;张玉平5.复相陶瓷(0.5BaO0.5SrO)[(1-y)TiO_(2y)Nb_2O_5]的介电性能研究(英文) [J], 周宗辉;杜丕一;翁文剑;韩高荣;沈鸽因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Al2O3基纳米复合陶瓷刀具切削不锈钢的实验研究
主题 ：难柚Ｚ材料加工技术
Ｔ ｐｃ ： ａ ｈｎｎ ｅ ｌ ｌ ｙ ｏ ｉ ｉｕ － ｒｃ ｓ ｅ ｔｒ ｏ ｉｓ Ｍ ｃ ｉ ｇ Ｔ ｃ ｏ ｆＤ ｆ ｃ ｌ ｐｏ ｅ ｓｄ Ｍａ ｉ ｉ ｗｏ ｇ ｆ ｔ ｅａ
Ａ２ ３ 纳 米 复 合 陶 瓷 刀 具 切 削 不 锈 钢 的 实 验 研 究 ＩＯ 基
ｏ ． Ｈｏ ｖ ｒｔ ｅ ｆｉｕ ｅ ｐ ｔｅ ｆａ ｈ ｒｎ ｉｒ ｐ ｉ ｏ ｏ ｈ ｏ ｓ ａ ｄ ＬＴ ｔｏ ｓ ａｅ ｏ ｔｉ ｅ ｆ ｗｅ ｅ ｈ ａｌ ｒ ａｔｒ ｏ ｄ ｅ ｉ ｇ ｄ ｓｅ ａｒｆ ｒｂ ｔ ｆＡｓ ｎ Ｎ ｏ ｌ ｒ ｂａ ｎ ｄ ｗｈｅ ｎ ｎ
刘 含莲 黄 传 真 朱 洪 涛 邹 斌
（ 山东 大学机械 工程 学院 ， 效洁ｊ 械制造 教育部 重 点实验 室 ， 高 争机 山东 济 南 ２ ０ ６ ） ５ ０ １ 摘 要 ： 实验研 究 了 Ａ ： 纳米复合 陶瓷 刀具 ＡＳ ｌ 基 ｏ ｓ与 Ｌ Ｎ 连 续干 切 削奥 氏体不 锈钢 １ ｌ Ｎ９ ｉ时的切 Ｔ Ｃｒ８ ｉＴ 削性能 。结果表 明 ， 相对较 高的切 削 速度 下 ， 在 两种 刀 具表 现 出较 好 的切 削 性 能 。 中 Ａ ｓ刀具 的 其 Ｓ 主要磨 损机制是 粘结磨 损和微 崩刃 ， Ｌ Ｎ 刀具则 主 要是粘 着 剥落 ； 相对低 速 下切 削 时 ， 种刀 而 Ｔ 在 两
新型陶瓷刀具的研究进展
１ 、 引 言
切 削加工 是工业生产 中最基 本、最普 通 和最 重要 的方法 之一，它直接 影 响工业生 产 的效 率、成本 和能源消 耗 。然 而随着现代 制 造技 术的发展 ，各种新 型难加 工材料在产 品 中的大量应用 ，传统 的硬质合金 刀具 已难 以 满足 生产需要 ，而作为 新型切 削材料 的陶瓷 刀具 由于具有 高耐热性 、耐磨性 、化学稳 定 性等特 点 ，因此陶瓷刀 具在切 削加工 中扮 演 者越来越重要 的角色 。 另外 ，从 资源 方面考 虑， 陶瓷刀具 的原 材料也远远丰 富于传统合金 刀具。总所 周知， 硬质合金刀具含有大量 的 Ｗ、 Ｃ ｏ等 战略性 贵 重金 属，并且这些 贵重 金属在 地球上 市有 限 的 ，而 且 是 不 可 再 生 资 源 。 而 陶 瓷 刀 具 的 主 要原料是 Ａ １ ２ ０ ３ 和ｓ ｉ ０ ２ ，这些化合物在地 壳 中的含 量非常 丰富 。因此 其发展及 应用前 景 十分广 阔［ １ ． ３ ］ 。 目前刀 具的主要 原材料是 高 速钢和 硬质合 金，但从 发展趋势 来看 ，金属 陶瓷刀 具材料在 制造刀具 方面 的用 量逐年增 加 ，同时也是近 几年来新 型刀具研 究方面 的 重点和热点 。本文将简述陶瓷刀具 的发展 史， 同时综述 陶瓷 刀具材料 的种类及其 性能 ，以 及其制备方法 。
Ｓ ｉ Ｃ ｗ， Ｗ 指晶须） 。晶须的加入使 Ａ１ ２ ０３基 陶 瓷的 断裂韧性 提高 两倍多，同 时保留 了高 硬度 的特质 。
３ 、 陶瓷刀具材料 的种类及其 主要性
能
３ ．１ 氧化铝 （Ａ１ ２ ０３）基陶瓷 （ １ ）纯氧 化铝 陶瓷 。这种 陶瓷 中 Ａ １ ２ ０ ３ 的成分含量在 ９ ９ ． ９ ％ 以上 ，大部分呈 白色 ， 俗称 白陶瓷 。 白陶瓷耐磨 性好 ，用 于切削灰 铸铁有 较好效 果，也可切 削普通碳 钢 ，但 因 其强度 低 ，抗 热振性及 断裂韧性较 差 ，切削 时易崩刃 ，因此现在 已经逐渐被 Ａ１ ２ ０３复合 陶瓷所取代 。 （ ２ ）氧化铝一 碳 化物系 复合陶 瓷。它是在 Ａ１ ２ ０３基体中加入 Ｔ ｉＣ、ＷＣ、Ｍｏ ２ Ｃ、Ｔ ａ Ｃ、 Ｎｂ Ｃ、Ｃ ｒ ３ Ｃ ２等成分 经热压烧 结而成，其 中使 用最多 的是 Ａ１ ２ ０３ ． ｉＣ 复合 陶瓷。随着 Ｔ Ｔ ｉＣ 含量（ ３ ０％～５ ０％ ）的不 同，其切削性 能也有 差异 ，主要用 于切削淬硬钢 和各种 耐磨铸铁 ［ ９ ］ 。 （ ３ ）氧化 铝． 碳化 钛一 金 属系复合陶瓷 。该 陶瓷因在 Ａ １ ２ ０ ３ ． Ｔ ｉ Ｃ 陶瓷 中加入 了少量 的粘 结金属如 Ｎ ｉ 和 Ｍｏ等， 从而提高 了 Ａ１ ２ ０ ３ 与 Ｔ ｊ ｃ 的连 结强度 和使用性 能，故可用 于粗加 工 。这类 陶瓷又 称金属 陶瓷 。这类 陶瓷用于 切削调质 合金钢 时的切削速 度是一般 合金刀 具的 ｌ ～３倍 ，刀具寿命是合金刀具 的 ６ ～１ ０ 倍 ，由于其含有 金属成分 ，所 以能用 电加工 切割成任 意形状 。同时 ，用 金刚石砂 轮刃磨 时 ，能获得较好 的表面质量 。 ｆ ４ １ Ａ１ ２ ０３ ． Ｓ ｉ Ｃ 晶 须增 韧 陶瓷 。它 是在 Ａ１ ２ ０３陶 瓷 基 体 中 添 加 ２ ０％～ ３ ０％的 Ｓ ｉ Ｃ晶 须而成 。 Ｓ ｉ Ｃ 晶须的作用犹如钢筋混凝土 中的 钢筋 ，它能成为 阻挡或改变 裂纹发展 方 向的 障碍物 ，使陶 瓷的韧性大 幅度提高 ，适 用于 断续切 削及粗车 、铣削和钻 孔等加工及 镍基 合金、高硬度铸铁和淬硬钢等材料 的加工 。 （ ５ ）Ｆ ｅ ３ Ａ１ ／ Ａ１ ２ ０３陶瓷基 复合材料 Ｆ ｅ ３ Ａｌ 金属间化合物具有特殊的物理、化 学和 力 学 性 能及 独 特 的形 变特 征 和 室温 脆 性 ，被称 为半 陶瓷材料 ，是 一种介于 高温合 金 与陶 瓷之 间的 新型 高 温材 料 。Ｆ ｅ ３ Ａ１与 Ａ１ ２ ０３具有较好的适配性能， 其复合材料界面 不产生化 学反应 ，没有界面 相生成 ，具有较 好的界面 结合力 。此刀具材 料在切 削铸 铁和 中碳钢 时显示 出优 良的特性 ，且成本低 、功 效高，具有广阔的应用前景［ １ ０ １ 。 ３ ．２氮化硅 （Ｓ ｉ ３ Ｎ ４ ） 基陶瓷 Ｓ ｉ ３ Ｎ ４陶瓷是一种非氧化物 工程 陶瓷， 其 硬 度可达 Ｈ ｖ１ ８ ０ ０ ～２ ｏ ０ ０ ，且热硬性好，能承
新型陶瓷刀具复合材料
新型陶瓷刀具复合材料
一、项目简介
本研究成果是利用廉价金属可溶性盐，通过热分解及还原反应结合热压烧结工艺合成纳微米级金属间化合物来强韧化Al2O3 陶瓷，获
得具有较高韧性的Al 2O3/ 纳微米金属间化合物复合材料。
从材料的配方、成型、加工工艺、到陶瓷产品进行系统研究，使韧性问题得到很好改善，成为理想的刀具材料。
二、企业接产条件
本项目所需设备主要是热压烧结炉一台(约10 万元人民币)，除此，无需购置其他大型设备。
三、经济效益分析
利用Fe-A1、Ni-Al 等复合纳微米级金属间化合物半陶瓷特性来增韧陶瓷材料，而用陶瓷颗粒增强金属间化合物的高温性能，两者相互增强、相互弥补各自的不足，从而生产出一种性能价格比合理、性能优良、先进实用的陶瓷复合材料。
该复合材料具有良好的机械性能和耐高温、耐腐蚀、抗氧化性能，可用于制作刀具、模具等工程材料。
所采用的工业过程简单成熟，原料价格低廉，如以其替代陶瓷刀具中昂贵的TiC、WC等，使陶瓷刀具成本下降60%;并使陶瓷刀具材料(A4Q)的断裂韧性由4. 0提高到8. 5。
随着科学技术的发展，各工程领域对材料性能的要求越来越高，相信该材料以其优异的性能能有更广阔的发展前景。
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陶 瓷 刀 具 材 料 JX 2
一
.
— 系列
a
.
碳化 硅 晶须
,
其 硬度 为
,
一9 4
.
SH R A
,
杭 弯 强度 为 6 5
。
0
~
7
0 5 MP
a
,
断 裂韧 性 为 7
5
~ 8
.
S
MP
V
石
并 且具
有 导 热性好 和 成本 低 等优 点
,
对 原 料 组 分 和 热 压 烧 结 工 艺 进 行 了优 化 设 计 ; 证 实 了 晶 须 和 颗 粒 具 有 增 韧 补 强 的
协 同作 用 根 据 能 重 耗 散 理 论 建 立 了 晶 须 桥联 拔 出 裂 纹 偏 转 和 微 裂 纹 增 韧 的 理 论 模 型 ; 详 细 研 究 了该 陶 瓷 刀 具 材 料 的 界 面 力 学 行 为 及 其 与 材 料 力 学 性 能 的 关 系 研 究
,
,
、
、
2 3 I I 了材 料 的 界 面 作 用 机 理 ; 建 立 了 A 1 O / S C w / S C p 系 陶 瓷 刀 具 材 料 界 面 结 合 强 度 I f -
和 断 裂韧性 K
IC
的 关 系模 型 据 此 可 以 实 现 复 合 陶 瓷 刀 具 材 料 的 组 分 优 化 设 计 缩 短 复
。
,
,
合 材料 的 研 制 时 问
深 入 研 究 了 新 型 复 相 陶 瓷 刀 具 材 料 的 切 削性 能 及 其 磨 损 破 损 机 理 并 对 刀 具 热 磨 损 和 热 破 损 的 机 理 进 行 了 强 激 光 热 模 拟 ; 研 究 了 该 刀 具 材 料 力 学性 能 界 面 结 合 强 度
国 编辑 出 版
地址
:
家
科
委
工
业
科
技
司
R
e v
ie w
:
中 国科 学 技 术 信 息研 究所 重 庆 分 所 《 材 料 导 报 》 社
重 庆 市 渝 中 区 胜 利路 l 咒 号
;
第
1996
3
期 (双 月 刊 )
6
年
月 1 5 日出 版
一
邮政编码
:
3 6
0
1 0
3
IS S N
CN
1 0 0 5 02 3 X 5 1 13 80 / T B
一
印 刷 者
总发 行 处
:
中 国 科 学 技 术 洁息 研 究 所 重 庆 分 所 印 刷 厂
四
:
广 告 经 营 许 可证 重 工 商 广 字 9 5 。。5 1 7 号 邮发 代号 7 一 9 8 3 定价 5 5 元 0
: :
.
:
川
国
省
重 各
庆
地
市
邮
邮
政 政
局 局
订 购 处
;
全
、
,
和 刀 具 破 损 寿命 的 随 机 性
,
它们 的 分布 规律 均较 好 地服 从 威布 尔分 布 首次提 出 了 用
,
界 面 结 合 强 度 评 价 JX
一
2 陶 瓷刀
具 破 损 可 靠性 的 新 方 法
增 韧补 强 协 同 作用
。
关 键词
新 型 陶瓷刀 具材料
刀 具 可靠性
磨损
破损
材料导报
a M a te r 云 ls
新型 复 相 陶 瓷 刀 具 材 料 的研 制 及切 削可 靠 性 研 究
黄 传真
(山 东工 业 大 学 机 械工 程 学 院
,
5 济南 2
00 1
) 4
摘要 3 9
.
研制 成功 了 国 内外尚 属空 白 的 新 型 陶 瓷刀 具材料
2 3
(S C w ) 增 韧 和 碳 化 硅 领 粒 ( i p ) 弥 散 补 强 A 1 0 I S C