陶瓷刀具的进展及应用（上）

刀具材料的进步对人类发展的文明史有重要的影响。70年代中期清华大学采用氮化硅陶瓷作为金属切削刀具,取得了成功,并在国际上最早实现了用热压氮化硅陶瓷刀具对多种难加工材料进行多种工艺的加工和生产应用,引起了广泛的关注和重视。复合氮化硅陶瓷刀具具有优良的耐磨性、红硬性和抗热、抗冲击性。切削寿命比硬质合金刀具高10～100倍,比氧化铝陶瓷刀具高2～10倍,切削速度比硬质合金刀具高3～10倍。由清华大学发明,方大陶     

陶瓷刀具

<正> 随着航空工业的发展,需加工的复合材料越来越多,美国先进切削刀具公司(ACT)推出了一系列的整体陶瓷切削刀具。ACT宣称它的晶须增强型陶瓷刀具材料的硬度和耐磨性超过整体硬质合金刀具,其寿命比用传统材料制作的刀具长30倍。由于这种材料的散热快,因而     

碳纤维含量对TiB_2-TiN基复合陶瓷组织和性能的影响

在1700℃的高温下利用真空热压烧结技术,制备C_(sf)含量不同的TiB_2-TiN新型复合陶瓷刀具材料。研究了不同含量C_(sf)下的TiB_2-TiN新型复合陶瓷刀具材料微观组织和力学性能,结果表明:添加少量C_(sf)对TiB_2-TiN复合陶瓷有增强作用,然而当C_(sf)含量增加到一定量后,材料微观组织中的缺陷增多,抗弯强度、断裂韧度均呈现减小趋势,但是硬度却随着C_(sf)含量的增加一直减小;当C_(sf)含量为1.5wt%时,力学性能良好、微观组织的缺陷少,此时的抗弯强度为738±21MPa,断裂韧度为12.07±0.3MPa·m~(1/2),硬度为19±0.6GPa。     

氮化硅(Si_3N_4)刀具

<正> 近来,有在高温耐热材料陶瓷中添加碳化硅(SiC)、氮化硅(Si_3N_4)和氮化铝(AlN)等化合物的阀瓷.其中,以氮化硅的高温耐热性、化学稳定性和热冲击性好:因此目前英、美、日本等国都试图以它做切削刀具.用它切削铸铁比Al_2O_3系陶瓷刀具的切削性能提高几倍.氮化硅烧结体的制造方法是在氨气或氮气中加热:让氮气和硅元素进行反虚而成.左表所列为氮化硅的特性。这种材料适用于做耐高温夹具、各种滑动部件、耐磨零件、熔化金属用坩埚和切削刀具材料等.氮化硅切削刀具的磨损曲线如下图所示.由图中看出,实际切削时间为20分钟时,Al_2O_3系冷压陶瓷刀片后面磨损宽度为0.59毫米:炭化物系热压陶瓷刀片为0.42毫米:而Si_3N_4刀具为0.23毫米.可见其耐热性和耐磨性是好的.     

硬质合金和切削陶瓷刀片在欧美和日本的使用情况

<正> 目前在美国、西欧和日本90%的可转位刀片都是用含TiC、TaC和NbC的WC—Co无涂层硬质合金和TiC、Ti(C,N)、TiN、Al_2O_3涂层硬质合金制造的。应用最广的陶瓷刀具是添加ZrO_2、TiC、TiB_2、Ti(C,N)、Zr(C,N)、SiC的Al_2O_3基陶瓷刀片和添加Y_2O_3、TiC和TiN的Si_3N_4基陶瓷刀片。在日本,陶瓷刀片的使用量占8～10%,在美国占3～4％。     

提高SHS复合管陶瓷层性能的工艺方法研究

自蔓延高温合成（self-rpropagating High-Temperature Synthesis，SHS）是材料合成新技术，具有工艺简便，能耗低，无污染，效率高等特点，应用该技术制造的陶瓷内衬复合钢管具有耐磨、耐蚀、隔热等优点，SHS复合管的性能决定于内衬陶瓷层性能。论述了离心法和重力分析法2种复合管制造方法，并从提高陶瓷层致密度、韧性、表面质量及降低裂纹率等方面，综述了提高SHS复合管内衬陶瓷层性能的措施。     

PCBN/陶瓷复合刀具

<正> 最近,美国通用电气公司特殊材料部(GESuperabrasires)推出一种牌号为BZN8000的新型材料。该材料是把多晶立方氮化硼(PCBN)与陶瓷合成熔合到碳化钨基体上的一种复合刀具材料。这种复合材料制成的刀具用来精加工淬火钢(HRC>45)效果极佳。PCBN/陶瓷复合刀具既具有多晶立方氮化硼的高硬度,又具有陶瓷的热稳定性和化学稳定性。在加工中采用这种刀具可取代精磨工序,提高生产效率。众所周知,切削加工通常比磨削加工的金属切除率高,而且工件的表面完整性较好,热损伤少。如在县     

纳米改性Al_2O_3/TiB_2/CaF_2自润滑陶瓷刀具的切削试验研究

以纳米CaF_2作为固体润滑剂制备了3种CaF_2含量不同的纳米改性Al_2O_3/TiB_2/CaF_2自润滑陶瓷刀具对45钢和40Cr进行切削试验。研究CaF_2含量对前刀面摩擦因数及刀具切削性能的影响,总结了切削温度与切削功率的关系;通过扫描电镜(SEM)观察了刀具前、后刀面的磨损形貌,证明了纳米改性自润滑陶瓷刀具的自润滑性能。结果表明,刀具材料中的CaF_2含量和切削温度对自润滑刀具的自润滑性能都有影响。在45钢切削试验中,切削温度较高,刀具CaF_2含量与刀具的材料切削总量成反比。在40Cr切削试验中,切削温度较低,与ATF1陶瓷刀具相比,CaF_2含量较高的ATF5、ATF10陶瓷刀具在切削过程中刀具前刀面摩擦因数显著降低,其中用CaF_2含量最高的ATF10陶瓷刀具得到的材料切削总量最高,表现出了明显的自润滑性能和最好的切削性能。     

不二越公司的涂层刀具产品

<正> 1、金刚石涂层刀具采用等离子CVD工艺进行金刚石涂层处理后,钻头、立铣刀等复杂形状刀具的硬度接近天然金刚石。刃尖磨损速度与烧绪金刚石相同,主要用于铝合金,铜合金、锌、GFRP、预烧陶瓷等材料的切削加工。用金刚石涂层刀具加工一般铝合金时,工具寿命为硬质合金的5～10倍;加工高含量硅铝合金时,达10～50倍;加工预烧陶瓷对,高达100～1000倍。目前,该公司可提供的金刚石涂层产品有:可转位刀片、钻头、立铣刀、丝锥等。2、涂层丝锥基体为微细晶粒硬质合金,涂层为TiCN。这种丝锥具有良好的耐磨性和抗崩刃性。其使用寿命为高速钢丝锥的100     

原位反应自润滑陶瓷刀具的设计开发及其减摩机理研究

本文提出了原位反应自润滑陶瓷刀具的概念,即利用刀具切削高温作用下的摩擦化学反应,在刀具材料表面原位生成具有润滑作用的反应膜,从而实现刀具的自润滑。研制成功以Al2O3为基体、ZrB2为增强相、ZrO2为弥散相的新型自润滑陶瓷刀具材料,并对其制备工艺、性能、微观结构等进行了深入的研究。对原位反应自润滑刀具材料的高温氧化和摩擦磨损特性     

陶瓷刀片的性能

淬硬钢(HRC40～62)及铸铁(HB240kgf/mm~2)旋转体工件的精加工和半精加工,一般都用车削工艺,刀具用 T30K4,T15K6,BK6,BK8硬质合金车刀(刀片以焊接或机械固定),但是切削速度只能为未淬火结构钢件切削速度的1/2～1/6.而且刀具寿命极短。为寻找新的耐磨刀具材料,苏联正式生产了陶瓷切削材料B3,BOK-60,BOK-63。同时对这些材料的切削性能也进行了广泛的研究。对陶瓷刀片 B3,BOK-60,BOK-63的磨损起着     

TiB2-TiN-Ni-Csf陶瓷刀具与316L奥氏体不锈钢间的干摩擦磨损性能研究

研究了TiB_2-TiN-Ni-C_(sf)(TTNC)陶瓷刀具材料与316L奥氏体不锈钢间的摩擦磨损性能,结果表明:当载荷为65N时,随着滑动速度从6m/min增大到15m/min,对磨材料间的摩擦系数和TTNC陶瓷刀具材料的磨损率逐渐减小;当滑动速度为15m/min时,载荷由55N增加到60N时,对磨材料间的摩擦系数和TTNC陶瓷刀具材料的磨损率增加缓慢;当载荷由60N增加到70N时,摩擦系数与磨损率急剧增加。磨损后的TTNC陶瓷刀具材料表面留有犁沟、片层结构、凹坑以及撕裂面,TTNC陶瓷刀具材料的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。     

陶瓷刀具的性能和实际应用技术

随着现代科技的发展，各种高强度、高硬度工程材料越来越多地被采用，这给切削加工带来了很大的困难。传统的硬质合金刀具难以胜任或根本无法实现对这类材料的加工，而陶瓷刀具有很高的耐磨性、红硬性，可以实现对多种难加工材料（淬硬钢、冷硬铸铁、镍基高温合金等）进行高速切削，生产效率比普通硬质合金刀具高３～８倍。根据我们的使用情况，对性能优越的陶瓷刀具进行分析并与普通刀具进行对比，优化了加工工艺参数。陶瓷刀具的切削性能使用Si３N４基系列的陶瓷刀具，其优点如下：①高硬度：该种刀片的室温硬度值已超过了最好的硬质合金…     

陶瓷刀具在龙门刨床上的应用

目前,清华大学研制的新型复合氮化硅陶瓷刀具主要用于车床、铣床和镗床。前不久,我们将这种陶瓷刀具应用于龙门刨床,获得了较好的加工效果,与普通的硬质合金刀具相比,可提高工效2～3倍。现将加工方法介绍如下,供参考。     

用陶瓷刀具加工难切削材料

随着高硬度高强度材料需求量的增加,对难切削材料的加工效率也提出了更高的要求。为适应这一需要,现已研制出加工难切削材料的陶瓷刀具。一、陶瓷刀具材料陶瓷刀具的研制开发始终以提高强度为目标,最初研制的高纯度氧化铝陶瓷刀具,其抗弯强度为30～40kgf/mm~2,最新研制的氮化硅陶瓷刀具,其抗弯强度为100～110kgf/mm~2,提高了近3倍。目前在市场上出售的陶瓷刀具材料为:高纯度氧化铝、氧化铝—碳化物和氮化硅。其中用于加工难切削材料的是氧化     

晶须增韧陶瓷刀具材料的发展和应用

用碳化硅(SiC)晶须增韧氧化铝(Al_2O_3)陶瓷刀具材料,因具有独特的优异性能,在切削界引起了普遍重视。本文概述了这种刀具材料在国内外的发展、研究及应用情况,并对国产晶须增韧陶瓷JX-1的物理机械性能和切削性能作了介绍。     

金属零件固体润滑表面材料

在金属零件表面合成固体润滑(硫化物)材料是采用等离子体技术,在各种钢、铁零件上经物理化学作用合成0.12mm含硫化铁(FeS)的表面材料,这种材料可大大降低零件的摩擦系数。例如含FeS表面材料的钢铁零件滑动摩擦系数是青铜零件的2/3～1/3,耐磨性比青铜提高2～9倍,滚动摩擦系数降低14～42％。零件表面含FeS固体润滑材料后,碳钢可代替合金钢或铜合金,45~#钢可代铬钢制造203轴承等,且寿命可提高1～10倍。     

高温自润滑陶瓷刀具材料及其切削性能的研究

以TiB2为添加剂,Al2O3为基体,制备了Al2O3/TiB2陶瓷刀具材料。以该陶瓷刀具对淬硬钢进行高速干切削试验,利用其在切削高温作用下的摩擦化学反应,在刀具材料表面原位生成具有润滑作用的反应膜,从而实现Al2O3/TiB2陶瓷刀具材料本身的高温自润滑。研究了Al2O3/TiB2陶瓷刀具在切削高温作用下刀具表面的摩擦化学反应机理,分析了刀具表面自润滑膜的组成结构。结果表明：Al2O3/TiB2陶瓷刀具在干切削淬硬钢时,当切削速度大于120 m/min时,开始表现出高温自润滑性能。自润滑膜的组成为Al2O3/TiB2陶瓷刀具中TiB2的氧化产物,它能在刀具表面起到固体润滑剂的作用,进而降低前刀面的摩擦因数,减轻刀具的粘着磨损,提高刀具的耐磨性能,具有良好的减摩和抗磨作用。     

氮化硅(Si_3N_4)刀具的切削速度

据 Metent 研究协会介绍,新型的氮化硅(Si_3N_4)切削刀具材料在高温下保持良好的韧性和耐磨性。并能以前所未有的切削速度和进刀量加工铸铁和超合金材料。该协会推荐,在切削加工铸铁和镍基高温合金中使用氮化硅刀具。这里所介绍的这种新型陶瓷刀具材料包括 Kennametal 公司的 Kyon.2000,GTE     

气氛烧结氮化硅陶瓷刀具的切削性能研究

本文主要介绍气氛烧结氮化硅(Si_3N_4)陶瓷刀具材料的制造工艺特点及物理机械性能,分析用该陶瓷刀具粗加工、半精加工铸铁材料时的切削机理及刀具切削性能,并阐述用该陶瓷刀具切削铝合金和淬火钢材料时的特性,以表明它具有广泛的应用前景。文中指出合理使用此种刀具的几个问题,可供推广使用时参考.