新型陶瓷刀具的出現(xiàn)续疲，是人類首次通過運用陶瓷材料改革機械切削加工的一場技術新的成果构眶。早在20世紀初，德國與英國已經(jīng)開始尋求用陶瓷刀具取代傳統(tǒng)的碳素鋼刀具刀饥。陶瓷材料因其高硬度與耐高溫特性成為新一代的刀具材料威球，但陶瓷也由于其人所共知的脆性受到局限，于是如何克服陶瓷刀具材料的脆性蒙拜，提高它的韌性蜓浦，成為近百年來陶瓷刀具研究的主要課題。陶瓷的應用范圍亦日益擴大蝇降。

　　工程技術界努力研制與推廣陶瓷刀具的主要原因铜缠，(一)是可以大大提高生產(chǎn)效率；(二)是由于構成高速鋼與硬質合金的主要成分鎢資源在全球范圍內的枯竭所決定。20世紀90年代初估計翘悉，全世界已探明的鎢資源僅夠使用50年時間茫打。鎢是世界上最稀缺的資源，但其在切削刀具材料中的消耗卻很大妖混，從而導致鎢礦價格不斷攀升老赤，幾十年中上漲好多倍，這在一定程度上也促進了陶瓷刀具研制與推廣制市，陶瓷刀具材料的研制開發(fā)取得了令人矚目的成果抬旺。

　　到目前為止，用作陶瓷刀具的材料已形成氧化鋁陶瓷祥楣，氧化鋁—金屬系陶瓷开财、氧化鋁—碳化物陶瓷、氧化鋁—碳化物金屬陶瓷误褪、氧化鋁—氮化物金屬陶瓷及最新研究成功的氮化硼陶瓷责鳍，及氮化硅陶瓷刀具等材料。就世界范圍講兽间，德國陶瓷刀具已不僅用于普通機床历葛，且已將其作為一種高效、穩(wěn)定可靠的刀具用于數(shù)控制機床加工及自動化生產(chǎn)線寇羔；日本陶瓷刀片在產(chǎn)品種類宾哼，產(chǎn)量及質量上均具國際先進水平；美國在氧化物—碳化物—氮化物陶瓷刀具研制開發(fā)方面一直占世界領先地位甫页。中國陶瓷刀具開發(fā)應用也取得許多重大成果压荠。

　　1、氧化鋁陶瓷刀具：材料中采用純Al2O3等介腻，添加物有利于加強Al2O3抗彎強度榔晃，但高溫性能有所降低泌榕，因此還是以純氧化鋁陶瓷材料為佳酱滞。

　　Al2O3陶瓷的室溫硬度與高溫硬度都高于硬質合金材料。Al2O3陶瓷室溫條件下的抗彎強度雖然較低气岁，但隨著使用中溫度的上升诲猴，其抗彎強度卻較少降低。依據(jù)該項特性用于高速切削卻頗為合適浦堪。Al2O3陶瓷在室溫與高溫時抗壓強度都很好慌回，尤其可以克服一般高速鋼刀具及硬質合金切刀刃易形成的變形及塌陷缺點。此外鳖宾，Al2O3陶瓷在物理熱性質及抗氧化吼砂，抗粘結性及化學惰性方面都可以大顯身手。不過氧化鋁陶瓷刀具在切削鐵合金及鋼件時，較易產(chǎn)生粘結磨損及缺口磨損渔肩。作為使用歷史最長的刀具材料因俐，氧化鋁陶瓷刀具最適于高速切削硬而脆的金屬材料，如冷硬鑄鐵或淬硬鋼周偎；用于大件機械零部件切削及用于高精度零件的切削加工抹剩。氧化鋁陶瓷刀具在短，小零件蓉坎，鋼件的斷續(xù)切削及Mg澳眷、Al、Ti及Be等單質材料及其合金材料切削加工時效果較差蛉艾，容易使刀具出現(xiàn)擴散磨損或發(fā)生剝落與崩刃等缺陷钳踊，是其美中不足。

　　2勿侯、氧化鋁—金屬系陶瓷：為提高Al2O3陶瓷刀具韌性箍土，材料中引入10%以下的Cr、CO嫌隆、MO逸讹、W、Ti荷况、Fe等金屬元素禾计，由此形成Al2O3金屬陶瓷，這樣材料密度梆甘，抗彎強度強及硬度均有提高宇夭。但由于氧化鋁——金屬陶瓷刀具抗蠕變強度低，抗氧性差江伴，后來推廣使用情況不佳楔撩。

　　3、氧化鋁—碳化物系陶瓷：系將一定比例的碳化物踢臀，如MO2C焙番、WC、TiC媚曾、TaC缔御、NbC和Cr3C2等加入到Al2O3陶瓷中，以改善Al2O3陶瓷刀具的性能妇蛀。當TiC含量為30%時耕突，陶瓷刀具的耐用度獲得顯著提高，而熱裂紋深度也較小评架，目前國際上生產(chǎn)熱壓Al2O3—TiC陶瓷刀具均采用此配方眷茁。Al2O3—TiC陶瓷的抗彎強度炕泳，而熱沖擊性等均優(yōu)于Al2O3陶瓷刀具。

　　4上祈、氧化鋁—碳化物金屬陶瓷刀具：系在Al2O3—TiC陶瓷材料中喊崖，采用MO、Ni(或CO雇逞、W)等金屬作為粘結相熱壓而成的陶瓷刀具材料荤懂。由于金屬粘結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)接強度塘砸，因此形成較好的切削性能节仿。這類陶瓷刀具最適用于加工淬硬鋼、合金鋼肺沃、錳鋼罩泰，冷硬鑄鐵、鑄鋼樱猬，鎳基或鉻合金孝生，鎳基和鈷基金合等。另外還可用于非金屬材料如纖維玻璃肛巫，塑料夾層及陶瓷材料的切削加工据将。由于氧化鋁——碳化物金屬陶瓷抗熱震性能良好，故可適用于銑削衅惠，刨削婉孙，反復短暫切削或其它間斷切削等，亦可采用切削液進行濕式切削等哗饭。

　　5抓许、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，不過由于以氮化物取代碳化物琉阱，因此它具有更好的抗熱震性能與更適用于間新切削毛底。但是其抗彎強度與硬度都比添加TiC的金屬陶瓷低一些，對它的研究與深度開發(fā)仍在繼續(xù)中蹭劈。

　　6疗绣、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)燒結體。該燒結材料系在壓力為7—80pa链方，在2300～2400℃超高溫高壓下燒結10分鐘后制成持痰。這項技術還包括在原料制備階段，為提高CBN純度將微粉直徑磨細等獨特的軟件技術祟蚀。將粒徑為0.5mm以下的微粒結合成一體，即研制出CBN含有率達到100%的燒結氮化硼陶瓷材料割卖。

　　采用氮化硼材料制成的陶瓷刀具前酿，在對硬度甚高的鑄鐵進行切削加工時患雏，刀具的頭端不會發(fā)生常見的受熱龜裂與缺屑。根據(jù)不同條件罢维，與含有其它結合材料的CBN燒結體相比較淹仑，氮化硼陶瓷刀具的使用時間可延長10倍以上，成為一種可作斷續(xù)切削的材料肺孵。尤其在汽車工業(yè)加工中匀借，hBN燒結體作為可對發(fā)動機等鑄鐵硬質材料加工的切削材料，在機械加工方面有廣闊的用途盘塘。

　　此前的燒結體由于含有顆粒結合劑裤泄，因此不能形成如CBN那樣高的硬度與熱傳導率等獨特的性質。如CBN直接轉換技術告傻，由于其顆粒度太粗而不適合用作高速切削工具几崔。

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

　　氮化硅陶瓷刀具包括：純氮化硅陶瓷刀具和氮化硅復合陶瓷刀具。

　〔榭獭①純氮化硅陶瓷刀具键兜，其硬度HRA91～92，抗彎強度700～900Mpa穗泵，斷裂韌性4.2～5.2MpaVm普气，耐熱性可達1300～1400℃，其熱膨脹系數(shù)為3.0×10-6/℃佃延，有良好的抗氧化性能现诀。②氮化硅復合陶瓷刀具；它是在氮化硅基體中添加Al2O3履肃、Y2O3仔沿、TiC坐桩、TiN和MgO等成分，利用復合強化效應封锉，冷壓燒結制成的陶瓷刀具爬蜜，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燒結的陶瓷刀具假凿，兼有Al2O3和SiN4的特性披痕，其熱硬性比硬質合金刀具和氧化鋁陶瓷刀具都高，刀尖溫度高于1000℃仍可正常高速切削赫赊，其最大優(yōu)點是提高切削速度诞只，加大進給量，提高金屬切除率阶押，延長刀具壽命陪瘟。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)生長屑的鋼材脱刷。

　　總而言之阐逗，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)中的應用比例不斷擴展饮码。隨著航空韵谋、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氏篇，特種陶瓷刀具材料將會作出更大的貢獻振诬。

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