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jiajia80

2015-06-16 12:45

陶瓷刀具的應(yīng)用與發(fā)展

在現(xiàn)代化加工過程中，提高加工效率的最有效的方法是采用高速切削加工技術(shù)。隨著人們對(duì)航空航天、汽車及武器裝備制造技術(shù)的不斷需求，對(duì)強(qiáng)度和精度要求的不斷提高，陶瓷刀具因其優(yōu)越的力學(xué)性能，被越來越多地應(yīng)用在高速切削加工行業(yè)中。陶瓷刀具壽命長，換刀次數(shù)少，且陶瓷刀具主要原料為硅，在地球上資源豐富，在制造過程中更加環(huán)保，因此陶瓷刀具在金屬切削和先進(jìn)陶瓷材料領(lǐng)域的研究及應(yīng)用前景非常廣闊。
1. 陶瓷刀具的種類

陶瓷刀具是用特種陶瓷粉末材料高壓研制而成。陶瓷刀具材料分為3大類：氧化鋁系陶瓷、氮化硅系陶瓷及復(fù)合氮化硅—氧化鋁系陶瓷。

（1）氧化鋁系陶瓷刀具。以Al2O3為主體的陶瓷材料，其中包括純氧化鋁陶瓷、氧化鋁中添加各種碳化物、氧化物、氮化物與硼化物等組合陶瓷以及在氧化鋁中同時(shí)添加化合物與粘結(jié)金屬的組合陶瓷等，氧化鋁系陶瓷如圖1所示，其中氧化鋁系陶瓷刀具還有以下5種分類：①純Al2O3基陶瓷刀具。②Al2O3——TiC陶瓷刀具。③Al2O3——ZrO2陶瓷刀具。④Al2O3——SiC晶須增強(qiáng)陶瓷刀具。⑤Al2O3——/（W，Ti）C梯度陶瓷刀具。

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（2）氮化硅系陶瓷刀具。包括氮化硅（Si3N4）陶瓷和以氮化硅為基體的添加其他碳化物制成的組合氮化硅陶瓷。此類陶瓷刀具主要是以MgO為添加劑的熱壓陶瓷。氮化硅陶瓷刀具主要原料是氮和硅，用它代替硬質(zhì)合金，可節(jié)約大量W、Co、Ta和Nb等重要的金屬，氮化硅系陶瓷刀具如圖2所示。

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（3）復(fù)合氮化硅—氧化鋁系陶瓷刀具。賽隆（Sialon）陶瓷刀具是用氮化鋁、氧化鋁和氮化硅的混合物在高溫下進(jìn)行熱壓燒結(jié)而得到的材料。在其中添加Y2O3可使組織致密化。由于碳化鈦和氮化硅的熱膨脹系數(shù)相差太大，高速切削加工時(shí)因刀尖溫度急劇升高，會(huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，降低了刀具的使用壽命。為此，許多國家又開發(fā)了（α′＋β′）——Sialon復(fù)相陶瓷刀具。賽隆（Sialon）陶瓷刀具如圖3所示。

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2. 陶瓷刀具的選用

陶瓷刀具主要是用于硬質(zhì)合金刀具不能加工的普通鋼和鑄鐵的高速切削加工以及難加工材料的加工。每一品種的陶瓷刀具都有其特定的加工范圍。