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)。隨著人們對航空航天、汽車及武器裝備制造技術(shù)的不斷需求，對強(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。
TdM ruSY 1. 陶瓷刀具的種類
{P./==^0 jr. "I+ 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。
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9!P|m ,4$>,@WW~ （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。
（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。
（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，高速切削加工時因刀尖溫度急劇升高，會產(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。
2. 陶瓷刀具的選用
}0z)5c O/C rd/ 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。
m (!FHPvN j^JPZ{ej ? （1）氧化鋁基陶瓷刀具。氧化鋁基陶瓷刀具適應(yīng)于加工高速切削硬而脆的金屬材料，如冷硬鑄鐵或淬硬鋼，也可加工銅合金、石墨、工程塑料和復(fù)合材料，加工鋼材優(yōu)于氮化硅基陶瓷；用于大件
機(jī)械零部件切削及高精度零件切削加工。
f}e`XA? <'*LRd$1 氧化鋁陶瓷刀具加工短、小零件，鋼件斷續(xù)切削Mg、Ti和Be等單質(zhì)材料及其合金材料時效果較差，容易使刀具出現(xiàn)擴(kuò)散磨損或發(fā)生剝落、崩刃等缺陷。還因其基體含有Al元素，在加工鋁及鋁合金時存在較大的親和力，刀具會出現(xiàn)較大的粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損，故不宜于加工鋁合金。同樣，Al2O3/TiC和Al2O3/（W，Ti）C的“黑色”陶瓷刀具中含有Al及Ti元素，在加工鋁、鋁合金和鈦、鈦合金時存在較大的親和力，故不宜于加工鋁、鈦及其合金。顆粒SiCw或晶須SiCw增韌的Al2O3陶瓷刀具在加工鎳基高溫合金、純鎳和高鎳合金時表現(xiàn)出優(yōu)良的切削性能，但加工鋼件時SiCw很容易在切削高溫作用下與鋼料中的Fe發(fā)生反應(yīng)而使晶須SiCw原有的硬度和耐磨性能降低，晶須與基體的結(jié)合強(qiáng)度削弱，刀具材料急劇磨損。所以添加晶須SiCw增韌的Al2O3陶瓷刀具不適合于加工鋼件和鑄鐵。例如：山東
大學(xué)陶瓷刀具LT55為Al2O3―TiC陶瓷刀具，允許切削溫度高達(dá)1 800℃、切削速度高達(dá)900m/min，適用于多種鋼（55HRC）和鑄鐵，特別適用于超高強(qiáng)度鋼和超硬鑄鐵。北京清華紫光方大高技術(shù)陶瓷FD12為Al2O3+TiC陶瓷刀具，切鋼件時的耐磨性好，適用于硬度<65HRC鋼與鑄鐵的精加工�？霞{（Kennametal）刀具公司開發(fā)的KY1525為晶須增韌氧化鋁陶瓷刀片，用于高溫耐熱合金精加工或通用加工，刀片耐磨性好。京瓷（Kyocera）公司的Al2O3——TiC復(fù)合陶瓷A65適于半精、精加工鋼、鑄鐵高硬材料。黛杰（Dijet）公司開發(fā)的Al2O3陶瓷CA010適于鑄鐵、鋼連續(xù)高速精加工；Al2O3——TiC復(fù)合陶瓷CA100適于鑄鐵鋼連續(xù)車削；晶須SiCw增韌陶瓷刀具CA200可用于耐熱合金、鑄鐵斷續(xù)切削加工。
Sm|6 %3 kJ}`V （2）氮化硅系陶瓷刀具。Si3N4刀具適合于鑄鐵、高溫合金粗精加工及高速切削重切削，其切削壽命比硬質(zhì)合金刀具高幾倍至10幾倍。此外，Si3N4陶瓷有自潤滑性能，摩擦系數(shù)較小，抗粘接能力強(qiáng)，不易產(chǎn)生積屑瘤，且切削刃可磨得鋒利，可加工出良好表面質(zhì)量，特別適合于車削容易形成積屑瘤的工件材料，如鑄造硅鋁合金等，在汽車發(fā)動機(jī)鑄鐵缸體等加工中應(yīng)用越來越普遍。
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