特种陶瓷刀具材料简述(下)

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　　4、氧化铝—碳化物金属陶瓷刀具：系在Al2O3—TiC陶瓷材料中，采用MO、Ni(或CO、W)等金属作为粘结相热压而成的陶瓷刀具材料。由于金属粘结Al2O3晶粒和碳化物晶粒二者相互穿插的骨架组成，具有较高的联接强度，因此形成较好的切削性能。这类陶瓷刀具最适用于加工淬硬钢、合金钢、锰钢，冷硬铸铁、铸钢，镍基或铬合金，镍基和钴基金合等。另外还可用于非金属材料如纤维玻璃，塑料夹层及陶瓷材料的切削加工。由于氧化铝——碳化物金属陶瓷抗热震性能良好，故可适用于铣削，刨削，反复短暂切削或其它间断切削等，亦可采用切削液进行湿式切削等。

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　　5、氧化铝—氮化物金属陶瓷：此种陶瓷刀具材料基本性能与加工范围与Al2O3——碳化物金属陶瓷材料相当，不过由于以氮化物取代碳化物，因此它具有更好的抗热震性能与更适用于间新切削。但是其抗弯强度与硬度都比添加TiC的金属陶瓷低一些，对它的研究与深度开发仍在继续中。

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　　6、氮化硼陶瓷刀具：最近日本住友电气公司开发研制出一种硬度更高的陶瓷刀具材料——粘合性立方晶氮化硼陶瓷(CBN)烧结体。该烧结材料系在压力为7—80pa，在2300～2400℃超高温高压下烧结10分钟后制成。这项技术还包括在原料制备阶段，为提高CBN纯度将微粉直径磨细等独特的软件技术。将粒径为0.5mm以下的微粒结合成一体，即研制出CBN含有率达到100%的烧结氮化硼陶瓷材料。

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　　采用氮化硼材料制成的陶瓷刀具，在对硬度甚高的铸铁进行切削加工时，刀具的头端不会发生常见的受热龟裂与缺屑。根据不同条件，与含有其它结合材料的CBN烧结体相比较，氮化硼陶瓷刀具的使用时间可延长10倍以上，成为一种可作断续切削的材料。尤其在汽车工业加工中，hBN烧结体作为可对发动机等铸铁硬质材料加工的切削材料，在机械加工方面有广阔的用途。

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　　此前的烧结体由于含有颗粒结合剂，因此不能形成如CBN那样高的硬度与热传导率等独特的性质。如CBN直接转换技术，由于其颗粒度太粗而不适合用作高速切削工具。

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　　7、氮化硅陶瓷刀具：氮化硅陶瓷刀具具有低密、高强、高硬的物理性能。它的室温硬度值已超过了最好的硬质合金刀具的硬度，这大大提高了它的切削能力和耐磨性，可以加工高硬度的各类硬钢和硬化铸铁。其抗弯强度已超过高速纲而与普通硬质合金相当。氮化硅陶瓷刀具的断韧性值优于其它系列刀具达6～7mpaVm。氮化硅陶瓷刀具的抗热性能指标高达600～800℃，明显优其它系列陶瓷刀具(300～400℃)，其切削速度也比硬质合金刀具高3～10倍。因此，在高强度断续零件的加工方面，显示出其优越的性能。

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　　氮化硅陶瓷刀具包括：纯氮化硅陶瓷刀具和氮化硅复合陶瓷刀具。

　　①纯氮化硅陶瓷刀具，其硬度HRA91～92，抗弯强度700～900Mpa，断裂韧性4.2～5.2MpaVm，耐热性可达1300～1400℃，其热膨胀系数为3.0×10-6/℃，有良好的抗氧化性能。②氮化硅复合陶瓷刀具；它是在氮化硅基体中添加Al2O3、Y2O3、TiC、TiN和MgO等成分，利用复合强化效应，冷压烧结制成的陶瓷刀具，其性能优于热压的纯氮化硅陶瓷刀具。

　　如在氮化硅中添加Al2O3烧结的陶瓷刀具，兼有Al2O3和SiN4的特性，其热硬性比硬质合金刀具和氧化铝陶瓷刀具都高，刀尖温度高于1000℃仍可正常高速切削，其最大优点是提高切削速度，加大进给量，提高金属切除率，延长刀具寿命。氮化硅陶瓷刀具特别适合于切削加工各种铸铁和高温合金等，但不能加工产生长屑的钢材。

　　总而言之，随着特种陶瓷材料研变与开发工作的不断深入，陶瓷刀具在金属切削加工业中的应用比例不断扩展。随着航空、航天工业的发展要求，必须满足提高Ti合金和Ni基高温合金等工件材料切削效率的要求，特种陶瓷刀具材料将会作出更大的贡献。

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