陶瓷材料在刀具上的应用

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日常生活中，我们切菜有菜刀，削铅笔有铅笔刀，切纸也有专门的刀具，切玻璃有玻璃刀，其前端镶嵌有人造金刚石。工业中，一般使用硬质合金刀具切削。但是，随着现代制造技术的发展,各种新型的难加工材料在产品中大量应用,传统的硬质合金刀具已难以满足生产需要,而陶瓷刀具由于其优良的切削性能和高的性能价格比而受到了人们的青睐。利用陶瓷刀具加工钢、铸铁、淬硬钢、高锰钢和镍基等高温合金时,刀具寿命可比硬质合金刀具长几倍、甚至几十倍。在生产中它不但能用于一般的车、镗和铣削加工,而且已成功地用于孔加工刀具上;除可在普通机床上使用外,也能有效地用于数控机床等高效设备,在国际上公认为是当代提高生产效率最有潜质的一种刀具。
　　
　　20世纪以来,随着宇宙开发、原子能工业的兴起和电子工业的迅速发展,陶瓷刀具材料的发展也从传统陶瓷走向多元复相陶瓷阶段。并先后经历了不同的发展阶段:50年代以氧化铝陶瓷为主;60 年代,开始从事非氧化物陶瓷的研究;70年代后期至80年代初期,发展了氮化硅陶瓷及相变增韧陶瓷;80年代后期到90年代,各种增韧机理的陶瓷得到了长足的发展,陶瓷材料进入复相发展阶段。20世纪80年代后,由于颗粒弥散补强、晶须增韧、相变增韧等陶瓷材料增韧补强机理的不断发展,利用这些机理开发出的二元陶瓷材料也取得了很大的进展,如利用SiCP、TiCP、TiB2(下标P表示颗粒,下文同) 等作为弥散相强化Al2O3、ZrO2等氧化物陶瓷和SiC、Si3N4等非氧化物陶瓷;用SiCW(下标W表示晶须,下文同)增韧Al2O3、ZrO2、Si3N4、莫来石以及玻璃等的复相陶瓷；用ZrO2增韧Al2O3、莫来石等复相陶瓷都得到了飞速发展,出现了许多高性能的复合陶瓷材料并在某些工业领域得到了推广应用,逐步形成具有一定规模的产业。近年来,人们在二元组份复相陶瓷的基础上,开始利用多种增韧机制协同作用的设想,在理论、实验及技术研究三个不同层次上开展多元复相陶瓷的探索工作,并取得了可喜的成果,将陶瓷的强度和韧性又提高到一个新的水平,多元系复相陶瓷的发展成为目前材料科学和固体力学交叉领域内最引人注目的前沿课题之一,正受到世界各国的广泛重视。
　　
　　与金刚石和CBN(立方氮化硼) 等超硬刀具相比,由于陶瓷的价格相对较低,因此有人认为:“随着现代陶瓷刀具材料性能的不断改进,今后它将同涂层硬质合金刀具、金刚石和CBN 等超硬刀具一起成为高速加工三种主要刀具之一”。新型陶瓷刀具的出现，是人类首次通过运用陶瓷材料改革机械切削加工的一场技术革命的成果。陶瓷材料因其高硬度与耐高温特性成为新一代的刀具材料，但也由于脆性受到局限。于是克服陶瓷刀具材料的脆性，提高其韧性，成为近百年来陶瓷刀具研究的主要课题。可以预料,随着各种新型陶瓷刀具材料的使用,必将促进高效机床及高速切削技术的发展,而高效机床及高速切削技术的推广与应用,又将进一步推动新型陶瓷刀具材料的使用。
　　
　　随着陶瓷材料研究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必然不断扩展；随着航空、航天工业发展的需要，陶瓷刀具材料将会作出更大的贡献。 2 B1 ]. t8 z2 i: }8 z- h