特種陶瓷刀具材料簡述(下)

      4、氧化鋁—碳化物金屬陶瓷刀具：系在Al2O3—TiC陶瓷材料中，采用MO、Ni(或CO、W)等金屬作為粘結(jié)相熱壓而成的陶瓷刀具材料。由于金屬粘結(jié)Al2O3晶粒和碳化物晶粒二者相互穿插的骨架組成，具有較高的聯(lián)接強(qiáng)度，因此形成較好的切削性能。這類陶瓷刀具最適用于加工淬硬鋼、合金鋼、錳鋼，冷硬鑄鐵、鑄鋼，鎳基或鉻合金，鎳基和鈷基金合等。另外還可用于非金屬材料如纖維玻璃，塑料夾層及陶瓷材料的切削加工。由于氧化鋁——碳化物金屬陶瓷抗熱震性能良好，故可適用于銑削，刨削，反復(fù)短暫切削或其它間斷切削等，亦可采用切削液進(jìn)行濕式切削等。

　　5、氧化鋁—氮化物金屬陶瓷：此種陶瓷刀具材料基本性能與加工范圍與Al2O3——碳化物金屬陶瓷材料相當(dāng)，不過由于以氮化物取代碳化物，因此它具有更好的抗熱震性能與更適用于間新切削。但是其抗彎強(qiáng)度與硬度都比添加TiC的金屬陶瓷低一些，對(duì)它的研究與深度開發(fā)仍在繼續(xù)中。

　　6、氮化硼陶瓷刀具：最近日本住友電氣公司開發(fā)研制出一種硬度更高的陶瓷刀具材料——粘合性立方晶氮化硼陶瓷(CBN)燒結(jié)體。該燒結(jié)材料系在壓力為7—80pa，在2300～2400℃超高溫高壓下燒結(jié)10分鐘后制成。這項(xiàng)技術(shù)還包括在原料制備階段，為提高CBN純度將微粉直徑磨細(xì)等獨(dú)特的軟件技術(shù)。將粒徑為0.5mm以下的微粒結(jié)合成一體，即研制出CBN含有率達(dá)到100%的燒結(jié)氮化硼陶瓷材料。

　　采用氮化硼材料制成的陶瓷刀具，在對(duì)硬度甚高的鑄鐵進(jìn)行切削加工時(shí)，刀具的頭端不會(huì)發(fā)生常見的受熱龜裂與缺屑。根據(jù)不同條件，與含有其它結(jié)合材料的CBN燒結(jié)體相比較，氮化硼陶瓷刀具的使用時(shí)間可延長10倍以上，成為一種可作斷續(xù)切削的材料。尤其在汽車工業(yè)加工中，hBN燒結(jié)體作為可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)等鑄鐵硬質(zhì)材料加工的切削材料，在機(jī)械加工方面有廣闊的用途。

　　此前的燒結(jié)體由于含有顆粒結(jié)合劑，因此不能形成如CBN那樣高的硬度與熱傳導(dǎo)率等獨(dú)特的性質(zhì)。如CBN直接轉(zhuǎn)換技術(shù)，由于其顆粒度太粗而不適合用作高速切削工具。

　　7、氮化硅陶瓷刀具：氮化硅陶瓷刀具具有低密、高強(qiáng)、高硬的物理性能。它的室溫硬度值已超過了最好的硬質(zhì)合金刀具的硬度，這大大提高了它的切削能力和耐磨性，可以加工高硬度的各類硬鋼和硬化鑄鐵。其抗彎強(qiáng)度已超過高速綱而與普通硬質(zhì)合金相當(dāng)。氮化硅陶瓷刀具的斷韌性值優(yōu)于其它系列刀具達(dá)6～7mpaVm。氮化硅陶瓷刀具的抗熱性能指標(biāo)高達(dá)600～800℃，明顯優(yōu)其它系列陶瓷刀具(300～400℃)，其切削速度也比硬質(zhì)合金刀具高3～10倍。因此，在高強(qiáng)度斷續(xù)零件的加工方面，顯示出其優(yōu)越的性能。

　　氮化硅陶瓷刀具包括：純氮化硅陶瓷刀具和氮化硅復(fù)合陶瓷刀具。

　　①純氮化硅陶瓷刀具，其硬度HRA91～92，抗彎強(qiáng)度700～900Mpa，斷裂韌性4.2～5.2MpaVm，耐熱性可達(dá)1300～1400℃，其熱膨脹系數(shù)為3.0×10-6/℃，有良好的抗氧化性能。②氮化硅復(fù)合陶瓷刀具；它是在氮化硅基體中添加Al2O3、Y2O3、TiC、TiN和MgO等成分，利用復(fù)合強(qiáng)化效應(yīng)，冷壓燒結(jié)制成的陶瓷刀具，其性能優(yōu)于熱壓的純氮化硅陶瓷刀具。

　　如在氮化硅中添加Al2O3燒結(jié)的陶瓷刀具，兼有Al2O3和SiN4的特性，其熱硬性比硬質(zhì)合金刀具和氧化鋁陶瓷刀具都高，刀尖溫度高于1000℃仍可正常高速切削，其最大優(yōu)點(diǎn)是提高切削速度，加大進(jìn)給量，提高金屬切除率，延長刀具壽命。氮化硅陶瓷刀具特別適合于切削加工各種鑄鐵和高溫合金等，但不能加工產(chǎn)生長屑的鋼材。

　　總而言之，隨著特種陶瓷材料研變與開發(fā)工作的不斷深入，陶瓷刀具在金屬切削加工業(yè)中的應(yīng)用比例不斷擴(kuò)展。隨著航空、航天工業(yè)的發(fā)展要求，必須滿足提高Ti合金和Ni基高溫合金等工件材料切削效率的要求，特種陶瓷刀具材料將會(huì)作出更大的貢獻(xiàn)。