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4、氧化铝—碳化物金属陶瓷刀具:系在Al2O3—TiC陶瓷材料中,采用MO、Ni(或CO、W)等金属作为粘结相热压而成的陶瓷刀具材料。由于金属粘结Al2O3晶粒和碳化物晶粒二者相互穿插的骨架组成,具有较高的联接强度,因此形成较好的切削性能。这类陶瓷刀具最适用于加工淬硬钢、合金钢、锰钢,冷硬铸铁、铸钢,镍基或铬合金,镍基和钴基金合等。另外还可用于非金属材料如纤维玻璃,塑料夹层及陶瓷材料的切削加工。由于氧化铝——碳化物金属陶瓷抗热震性能良好,故可适用于铣削,刨削,反复短暂切削或其它间断切削等,亦可采用切削液进行湿式切削等。
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; U2 Y" i2 l& u" @3 j: D4 H6 P 5、氧化铝—氮化物金属陶瓷:此种陶瓷刀具材料基本性能与加工范围与Al2O3——碳化物金属陶瓷材料相当,不过由于以氮化物取代碳化物,因此它具有更好的抗热震性能与更适用于间新切削。但是其抗弯强度与硬度都比添加TiC的金属陶瓷低一些,对它的研究与深度开发仍在继续中。 : r5 { k1 @! d8 |: Y; S3 `# Q
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6、氮化硼陶瓷刀具:最近日本住友电气公司开发研制出一种硬度更高的陶瓷刀具材料——粘合性立方晶氮化硼陶瓷(CBN)烧结体。该烧结材料系在压力为7—80pa,在2300~2400℃超高温高压下烧结10分钟后制成。这项技术还包括在原料制备阶段,为提高CBN纯度将微粉直径磨细等独特的软件技术。将粒径为0.5mm以下的微粒结合成一体,即研制出CBN含有率达到100%的烧结氮化硼陶瓷材料。 & \. u W" _) m4 [* f/ r
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采用氮化硼材料制成的陶瓷刀具,在对硬度甚高的铸铁进行切削加工时,刀具的头端不会发生常见的受热龟裂与缺屑。根据不同条件,与含有其它结合材料的CBN烧结体相比较,氮化硼陶瓷刀具的使用时间可延长10倍以上,成为一种可作断续切削的材料。尤其在汽车工业加工中,hBN烧结体作为可对发动机等铸铁硬质材料加工的切削材料,在机械加工方面有广阔的用途。
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W. K6 n+ U; j8 G6 g& b$ k 此前的烧结体由于含有颗粒结合剂,因此不能形成如CBN那样高的硬度与热传导率等独特的性质。如CBN直接转换技术,由于其颗粒度太粗而不适合用作高速切削工具。
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2 x" n) E, i" o 7、氮化硅陶瓷刀具:氮化硅陶瓷刀具具有低密、高强、高硬的物理性能。它的室温硬度值已超过了最好的硬质合金刀具的硬度,这大大提高了它的切削能力和耐磨性,可以加工高硬度的各类硬钢和硬化铸铁。其抗弯强度已超过高速纲而与普通硬质合金相当。氮化硅陶瓷刀具的断韧性值优于其它系列刀具达6~7mpaVm。氮化硅陶瓷刀具的抗热性能指标高达600~800℃,明显优其它系列陶瓷刀具(300~400℃),其切削速度也比硬质合金刀具高3~10倍。因此,在高强度断续零件的加工方面,显示出其优越的性能。
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氮化硅陶瓷刀具包括:纯氮化硅陶瓷刀具和氮化硅复合陶瓷刀具。 6 a2 ^+ J% U9 N- R2 s. A* s8 R+ R
( @, y9 ]. O$ } ①纯氮化硅陶瓷刀具,其硬度HRA91~92,抗弯强度700~900Mpa,断裂韧性4.2~5.2MpaVm,耐热性可达1300~1400℃,其热膨胀系数为3.0×10-6/℃,有良好的抗氧化性能。②氮化硅复合陶瓷刀具;它是在氮化硅基体中添加Al2O3、Y2O3、TiC、TiN和MgO等成分,利用复合强化效应,冷压烧结制成的陶瓷刀具,其性能优于热压的纯氮化硅陶瓷刀具。 8 K% R3 I( e& S! H" c
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如在氮化硅中添加Al2O3烧结的陶瓷刀具,兼有Al2O3和SiN4的特性,其热硬性比硬质合金刀具和氧化铝陶瓷刀具都高,刀尖温度高于1000℃仍可正常高速切削,其最大优点是提高切削速度,加大进给量,提高金属切除率,延长刀具寿命。氮化硅陶瓷刀具特别适合于切削加工各种铸铁和高温合金等,但不能加工产生长屑的钢材。 & W5 B8 p$ H/ \& n8 I
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总而言之,随着特种陶瓷材料研变与开发工作的不断深入,陶瓷刀具在金属切削加工业中的应用比例不断扩展。随着航空、航天工业的发展要求,必须满足提高Ti合金和Ni基高温合金等工件材料切削效率的要求,特种陶瓷刀具材料将会作出更大的贡献。 ! Q$ L, ~+ I' @% d! R1 q) `6 k
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