新型陶瓷刀具材料具有无可比拟的优势（一）

HEATS

　　刀具的性能是影响切削加工效率、精度、表面质量等的决定性因素之一。在现代化加工过程中，提高加工效率的最有效方法是采用高速切削加工技术；随着现代科学技术和生产的发展，越来越多地采用超硬难加工材料，以提高机器设备的使用寿命和工作性能。而陶瓷刀具则以其优异的耐热性、耐磨性和化学稳定性，在高速切削领域和难加工材料方面显示了传统刀具无法比拟的优势。新型陶瓷刀具更由于有很高的硬度(HRA93—95)，从而可加工硬度高达HRC65的各类难加工材料，免除退火加工所消耗的电力和时问；可提高工件硬度，延长机器设备的使用寿命。陶瓷刀具的主要原料Al,0和si是地壳中最丰富的成分，可以说是取之不尽，用之不竭的，因此新型陶瓷刀具的应用前景十分广阔.

0 V5 P, ?$ W% d6 L& Y4 U7 |0 _2 P

　　1氮化硅基陶瓷刀具

6 A; L+ Q9 |& s/ U- [; I/ v( e+ D + B C0 C8 U7 W9 O9 L P

　　1.1单一Si3N4陶瓷刀具

　　此类陶瓷刀具主要是以Mgo为添加剂的热压陶瓷。其硬度为9l一93HRA，耐磨性介于一般陶瓷和立方氮化硼之间，抗弯强度为0.7--0.85GPa，介于一般陶瓷和YT30之间，冲击韧度相当于Y130，耐热性可达1300—1400℃，具有良好的抗氧化性。此外，si陶瓷有自润滑性能，摩擦系数较小，抗粘接能力强，不易产生积屑瘤，且切削刃可磨得锋利。能加工出良好的表面质量，特别适合于车削易形成积屑瘤的工件材料，如铸造硅铝合金等。

& h/ _/ F6 p: [/ [+ g 4 H* w8 o+ L) x3 N. ], B' X: A

　　1.2复台Si3N4陶瓷刀具

& f, _/ _$ J/ [* a. S

　　由于Si3N4陶瓷以共价键结合，晶粒是长柱状的，因此有较高的硬度、强度和断裂韧性，同时它有较小的热膨胀系数(=3×10-6／℃)，所以有较好的抗机械冲击性和抗热冲击性。Si3N4刀具特别适合于铸铁、高温合金的粗精加工、高速切削和重切削，其切削耐用度比硬质合金刀具高几倍至十几倍。在汽车发动机铸铁缸体等加工中应用越来越普遍。但是si3N4陶瓷的硬度并不是特别高(HRA92.5)，在加工硬度较高的工件时，如冷硬铸铁(HS65—80)、高铬铸铁(HSS0—9o)等，纯si3N4|陶瓷刀具的耐用度是较低的。为改善其耐磨性。加人TiCN、TiCN+TiN作为硬质弥散相，以提高刀具材料的硬度，同时保留较高的强度和断裂韧性，称为复合氮化硅陶瓷刀具。与单s3N4陶瓷刀具相比，复合氮化硅陶瓷刀具的抗氧化能力、化学稳定性、抗蠕变能力和耐磨性都有了很大提高，且易于制造和烧结。是今后陶瓷刀具的重点发展方向。

* ]# j4 k) D3 c! W% P " U' O1 }5 u; V) E

　　1.3Simon陶瓷刀具

7 g8 i+ N3 V2 m) b9 v , y7 d. y0 P# b

　　目前许多国家竟相开发一种新型si基陶瓷刀具：赛隆(SiMon)刀具。赛隆刀具是英国LucasAyMon公司研制成功的一种单相陶瓷刀具，以si3N4为硬质相Al203为耐磨相，并添加少量助烧剂Y203，经热压烧结而成，有很高的强度和韧性(抗弯强度可达1200MPa，硬度达1800HV)，SiMon陶瓷刀具具有良好的抗热冲击性能，与si3N4相比。SiMon陶瓷刀具的抗氧化能力、化学稳定性、抗蠕变能力与耐磨性能更高。耐热温度较高达1300℃以上，具有较好的抗塑性变形能力。其冲击强度接近于涂层硬质合金刀具，巳成功应用于铸铁和高温合金等难加工材料的加工。目前国际上赛隆(SiMon)陶瓷材料的研究非常活跃，在改进制备工艺，进行复相、超细颗粒、自增韧.刀具材料等的研制方面巳取得了较好的成果。

, a, q( F# l' ], W# c K+ h# j

　　与si3N4相似，SiMon陶瓷也具有2种晶体结构，a—SiMon为等轴晶具有较高的硬度和耐磨性能，B—SiMon为柱状晶断裂韧性和热传导能力相对较好，(a+B)一SiMon复相陶瓷刀具综合了两相优点，切削性能更优异，重载条件下其耐磨性能优于单相陶瓷刀具目前有2种制备自增韧d—SiMon陶瓷的方法：①通过控制成核过程的热力学特点，在烧结体内原位生长柱状—Sialon晶粒以得到白增韧Sialon陶瓷；②采用燃烧合成工艺，制备单相柱状—Sialon粉体，将此粉体按照适当比例添加到原料中制备白增韧—Sialon陶瓷。为降低烧结温度，一般要加入各种烧结助剂。比较常用的烧结助剂有：Y2O3等氧化物和多种稀土元素，一般同时采用2种或2种以上的烧结助剂。