新型陶瓷刀具材料具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)
2014-9-16 9:02:50 點(diǎn)擊：
刀具的性能是影響切削加工效率、精度、表面質(zhì)量等的決定性因素之一。在現(xiàn)代化加工過程中，提高加工效率的最有效方法是采用高速切削加工技術(shù)；隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，越來越多地采用超硬難加工材料，以提高機(jī)器設(shè)備的使用壽命和工作性能。而陶瓷刀具則以其優(yōu)異的耐熱性、耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性，在高速切削領(lǐng)域和難加工材料方面顯示了傳統(tǒng)刀具無法比擬的優(yōu)勢(shì)。新型陶瓷刀具更由于有很高的硬度(HRA93—95)，從而可加工硬度高達(dá)HRC65的各類難加工材料，免除退火加工所消耗的電力和時(shí)問；可提高工件硬度，延長(zhǎng)機(jī)器設(shè)備的使用壽命。陶瓷刀具的主要原料Al,0和si是地殼中最豐富的成分，可以說是取之不盡，用之不竭的，因此新型陶瓷刀具的應(yīng)用前景十分廣闊.
1 氮化硅基陶瓷刀具
1．1單一Si3N4陶瓷刀具
此類陶瓷刀具主要是以Mgo為添加劑的熱壓陶瓷。其硬度為9l一93HRA，耐磨性介于一般陶瓷和立方氮化硼之間，抗彎強(qiáng)度為0．7--0．85GPa，介于一般陶瓷和YT30之間，沖擊韌度相當(dāng)于Y130，耐熱性可達(dá)1300—1400℃，具有良好的抗氧化性。此外，si陶瓷有自潤(rùn)滑性能，摩擦系數(shù)較小，抗粘接能力強(qiáng)，不易產(chǎn)生積屑瘤，且切削刃可磨得鋒利。能加工出良好的表面質(zhì)量，特別適合于車削易形成積屑瘤的工件材料，如鑄造硅鋁合金等。
1．2復(fù)臺(tái)Si3N4陶瓷刀具
由于Si3N4陶瓷以共價(jià)鍵結(jié)合，晶粒是長(zhǎng)柱狀的，因此有較高的硬度、強(qiáng)度和斷裂韌性，同時(shí)它有較小的熱膨脹系數(shù)(=3×10-6／℃)，所以有較好的抗機(jī)械沖擊性和抗熱沖擊性。Si3N4刀具特別適合于鑄鐵、高溫合金的粗精加工、高速切削和重切削，其切削耐用度比硬質(zhì)合金刀具高幾倍至十幾倍。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)鑄鐵缸體等加工中應(yīng)用越來越普遍。但是si3N4陶瓷的硬度并不是特別高(HRA92．5)，在加工硬度較高的工件時(shí)，如冷硬鑄鐵(HS65—80)、高鉻鑄鐵(HSS0—9o)等，純si3N4|陶瓷刀具的耐用度是較低的。為改善其耐磨性。加人TiCN、TiCN+TiN作為硬質(zhì)彌散相，以提高刀具材料的硬度，同時(shí)保留較高的強(qiáng)度和斷裂韌性，稱為復(fù)合氮化硅陶瓷刀具。與單s3N4陶瓷刀具相比，復(fù)合氮化硅陶瓷刀具的抗氧化能力、化學(xué)穩(wěn)定性、抗蠕變能力和耐磨性都有了很大提高，且易于制造和燒結(jié)。是今后陶瓷刀具的重點(diǎn)發(fā)展方向。
1．3Simon陶瓷刀具
目前許多國(guó)家竟相開發(fā)一種新型si基陶瓷刀具：賽隆(SiMon)刀具。賽隆刀具是英國(guó)LucasAyMon公司研制成功的一種單相陶瓷刀具，以si3N4為硬質(zhì)相Al203為耐磨相，并添加少量助燒劑Y203，經(jīng)熱壓燒結(jié)而成，有很高的強(qiáng)度和韌性(抗彎強(qiáng)度可達(dá)1200MPa，硬度達(dá)1800HV)，SiMon陶瓷刀具具有良好的抗熱沖擊性能，與si3N4相比。SiMon陶瓷刀具的抗氧化能力、化學(xué)穩(wěn)定性、抗蠕變能力與耐磨性能更高。耐熱溫度較高達(dá)1300℃以上，具有較好的抗塑性變形能力。其沖擊強(qiáng)度接近于涂層硬質(zhì)合金刀具，巳成功應(yīng)用于鑄鐵和高溫合金等難加工材料的加工。目前國(guó)際上賽隆(SiMon)陶瓷材料的研究非常活躍，在改進(jìn)制備工藝，進(jìn)行復(fù)相、超細(xì)顆粒、自增韌．刀具材料等的研制方面巳取得了較好的成果。
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