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)等金屬作為粘結相熱壓而成的陶瓷刀具材料。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，具有較高的聯接強度，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。

　　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，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仍在繼續中。

　　6、氮化硼陶瓷刀具：最近日本住友電氣公司開發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，在2300～2400℃超高溫高壓下燒結10分鐘后制成。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。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。

　　采用氮化硼材料制成的陶瓷刀具，在對硬度甚高的鑄鐵進行切削加工時，刀具的頭端不會發生常見的受熱龜裂與缺屑。根據不同條件，與含有其它結合材料的CBN燒結體相比較，氮化硼陶瓷刀具的使用時間可延長10倍以上，成為一種可作斷續切削的材料。尤其在汽車工業加工中，hBN燒結體作為可對發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。

　　此前的燒結體由于含有顆粒結合劑，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，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、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，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。其抗彎強度已超過高速綱而與普通硬質合金相當。氮化硅陶瓷刀具的斷韌性值優于其它系列刀具達6～7mpaVm。氮化硅陶瓷刀具的抗熱性能指標高達600～800℃，明顯優其它系列陶瓷刀具(300～400℃)，其切削速度也比硬質合金刀具高3～10倍。因此，在高強度斷續零件的加工方面，顯示出其優越的性能。

　　氮化硅陶瓷刀具包括：純氮化硅陶瓷刀具和氮化硅復合陶瓷刀具。

　�、偌兊�化硅陶瓷刀具，其硬度HRA91～92，抗彎強度700～900Mpa，斷裂韌性4.2～5.2MpaVm，耐熱性可達1300～1400℃，其熱膨脹系數為3.0×10-6/℃，有良好的抗氧化性能。②氮化硅復合陶瓷刀具；它是在氮化硅基體中添加Al2O3、Y2O3、TiC、TiN和MgO等成分，利用復合強化效應，冷壓燒結制成的陶瓷刀具，其性能優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，兼有Al2O3和SiN4的特性，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，其最大優點是提高切削速度，加大進給量，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，但不能加工產生長屑的鋼材。

　　總而言之，隨著特種陶瓷材料研變與開發工作的不斷深入，陶瓷刀具在金屬切削加工業中的應用比例不斷擴展。隨著航空、航天工業的發展要求，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作出更大的貢獻。