自增韧氮化硅陶瓷刀具研制及其切削性能研究

1 研究背景 本文针对目前陶瓷刀具断裂韧度和抗弯强度低的难题,利用氮化硅材料的自增韧补强机理和纳米材料增韧补强机理,成功地研制出了新型自增韧氮化硅基纳米复合陶瓷刀具材料,并对纳米复合陶瓷刀具材料微观结构、力学性能和切削性能进行了系统的研究.新型自增韧氮化硅基纳米复合陶瓷刀具的研制成功为高性能陶瓷刀具的进一步开发与应用奠定了基础.     

流体密封用碳化硅陶瓷增韧技术研究进展

综述了几种碳化硅陶瓷增韧化技术手段,通过对自增韧、表面改性和韧化、颗粒弥散相增韧以及纤维、晶须增韧等方法在碳化硅陶瓷增韧研究的对比论述,总结了不同增韧化技术的增韧机理和在实际应用中的优缺点,提出了碳化硅陶瓷增韧实用技术的发展方向。     

陶瓷刀具材料的增韧补强研究

陶瓷刀具材料的增韧补强研究山东工业大学机械系（济南２５００１４）邓建新，艾兴【编者按】本文介绍了近年来陶瓷刀具材料的发展以及增韧补强研究的新进展，并对今后陶瓷刀具材料的研制方向进行了讨论．关键词刀具材料，陶瓷，增韧机理ＴｏｕｇｈｅｎｉｎｇＢｅｈａｖｉ...     

SiC晶须增韧Al2O3—（Ti,W）C陶瓷材料增韧机理的研究

改善陶瓷材料的脆性是陶瓷研究领域里急待解决的关键性课题。本文在Ａｌ２Ｏ３－（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ复相陶瓷中加入不同含量的ＳｉＣ晶须以提高基体材料的断裂韧性。研究表明，ＳｉＣ晶须增韧Ａｌ２Ｏ３－（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ复相陶瓷的断裂韧性与烧结密度、晶须含量等因素有关，增韧效果与晶须和基体的复合密切相关，增韧机制主要是裂纹偏转和裂纹桥接机制，同时，Ａｌ２Ｏ３与（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ形成的双骨架结构亦使断裂韧性得到提高。     

SiC晶须增韧Al_2O_3－（Ti，W）C陶瓷材料增韧机理的研究

改善陶瓷材料的脆性是陶瓷研究领域里急待解决的关键性课题。本文在Ａｌ２Ｏ３－（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ复相陶瓷中加入不同含量的ＳｉＣ晶须以提高基体材料的断裂韧性。研究表明，ＳｉＣ晶须增韧Ａｌ２Ｏ３－（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ复相陶瓷的断裂韧性与烧结密度、晶须含量等因素有关，增韧效果与晶须和基体的复合密切相关，增韧机制主要是裂纹偏转和裂纹桥接机制，同时，Ａｌ２Ｏ３与（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ形成的双骨架结构亦使断裂韧性得到提高。     

晶须增韧陶瓷刀车削轧辊

在氮化硅中加入碳化硅晶须材料制成的刀片,韧性大幅度提高。但国外碳化硅晶须价格昂贵,影响国内用户的使用。为此,长沙工程陶瓷公司和冷水江陶瓷工具厂采用科学原料配方,先进生产工艺,大量生产出性能稳定、价格较低的增韧陶瓷刀片,在我厂推广试用后,收到较好的使用效果,简介如下: 一、半精车冷硬铸铁轧辊(硬度60～70HSD) 单从字眼上讲,“半精车”似乎是一种光洁的表面加工,其实不然,实际上与粗加工无太大区别,只是     

晶须增韧陶瓷刀具技术

陶瓷刀具材料能否大量应用，关键在于不断改善和提高其韧性或执弯强度。改善陶瓷刀具材料的韧性大致有3种方法：即相变增韧，弥散强化，晶须增韧。前两种是～般传统的方法，技术较成熟，后一种晶须增韧方法，是本世纪80年代末至观年代初才发展起来的，属国际最新技术。本文简介     

晶须增韧陶瓷刀具评述

文中对晶须增韧陶瓷刀具的晶须种类和添加形式、晶须特征,刀具材料的种类、特性和国内外晶须增韧陶瓷刀具的性能对比等作了介绍。     

自增韧氮化硅陶瓷刀具切削性能的研究

作者研究了自增韧陶瓷刀具ML切削铸铁和淬硬钢的切削性能，发现其是一种适合连续切削铸铁与淬硬钢、尤其适合断续切削淬硬钢的刀具材料。     

晶须增韧陶瓷刀具

陶瓷刀具材料能否大量应用,关键在于不断改善和提高其韧性或抗弯强度。 改善陶瓷刀具材料的韧性大致有三种方法:即相变增韧、弥散强化、晶须增韧。前二种为一般传统的方法,晶须增韧方法是本世纪80年代末至90年代初才发展起来的新技术。现介绍如下:     

刀具表面CVD法金刚石薄膜剥离及其结合性能

在硬质合金和Si3N4陶瓷刀具表面采用热丝CVD法合成金刚石薄膜的结合性能具有明显差异。在沉积金刚石过程中，根据碳源通入系统中的时机不同，硬质合金表面容易形成石墨、WC等松散层，膜的结合性能变差，由于热应力大，在无外力作用下膜有时发生自动剥落现象；而Si3N4陶瓷表面上金刚石膜具有良好结合性能。在压应力作用下，两衬底上的金刚石薄膜剥离过程也不同，硬质合金上膜支接以剥落形式失效，而Si3N4上膜以产生裂纹及其扩展失效。     

Si3N4/TiC/ZrSi2陶瓷刀具裂纹愈合性能研究

针对陶瓷刀具对裂纹敏感的问题,在Si3N4/TiC陶瓷刀具材料基体中添加ZrSi2裂纹愈合剂,使陶瓷刀具具有了裂纹自愈合能力。当ZrSi2的体积分数为10%时,Si3N4/TiC/ZrSi2陶瓷刀具材料具有较好的综合性能,其抗弯强度为815 MPa,断裂韧性为8.06 MPa·m1/2,维氏硬度为15.91 GPa,并且其相对密度可以达到99.72%。通过维氏硬度计在陶瓷刀具材料表面引入裂纹,研究了以ZrSi2为愈合剂的Si3N4/TiC基陶瓷材料裂纹的最佳愈合参数和愈合机理。研究表明：添加ZrSi2体积分数为10%的Si3N4/TiC/ZrSi2预制裂纹试样,在空气气氛中800 ℃热处理60 min后,其抗弯强度可以恢复到光滑试样的92.02%,试样表面长度为300～350 μm的裂纹完全愈合,并且试样表面形成了一层以ZrO2和SiO2为主要成分的氧化层。分析陶瓷刀具材料的裂纹愈合机理表明：在空气热处理过程中,部分在裂纹处和材料表面的愈合剂ZrSi2优先与氧气发生反应生成ZrO2、SiO2,这两种氧化物愈合了材料表面的裂纹,恢复了裂纹试样的强度。同时在切削过程中,部分在裂纹处和材料表面的愈合剂ZrSi2的氧化产物ZrO2和SiO2 可以及时修复裂纹,提高刀具的耐磨性。     

纳米陶瓷刀具材料的研究现状

纳米陶瓷材料由于第二相颗粒的加入，使材料的许多性能与一般的陶瓷材料相比产生了很大的变化。通过比较A12O3基系统和Si3N4基系统这两种主要的纳米结构陶瓷材料，从不同的角度讨论了纳米陶瓷刀具材料显微结构的变化和力学性能的提高，并就目前关于纳米陶瓷刀具材料增韧补强机理的模型进行了比较，最后给出了纳米陶瓷刀具材料的研究现状。     

烧结助剂含量对氮化硅陶瓷球致密化和力学性能的影响

以α-Si3 N4粉为原料,纳米级Y2 O3和Al2 O3为烧结助剂,采用气压烧结工艺制备氮化硅陶瓷球,研究了烧结助剂含量对氮化硅陶瓷球致密化及力学性能的影响.结果表明:随着烧结助剂含量的增加,氮化硅陶瓷球的相对密度逐渐增大,维氏硬度逐渐降低,断裂韧性不断提高;烧结温度为1750℃时,烧结助剂含量为8％的氮化硅陶瓷球综...     

不同摩擦副中Si3N4陶瓷摩擦磨损特性研究

奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti是难切削材料之一。本研究采用一种销盘试验机,模似陶瓷刀具实际切削加工时使用状况,考察了Si_3N_4/不锈钢摩擦副的摩擦学性能,并着重考察了与不锈钢对磨时Si_3N_4陶瓷的磨损特性。作为比较,对Si_3N_4/45号钢摩擦副的摩擦磨损性能也进行了较为详细的考察。试验结果表明,相同试验条件下,Si_3N_4/不锈钢中Si_3N_4,陶瓷的磨损率比Si_3N_4/45~#钢摩擦副中Si_3N_4的磨损率约大2个数量级。润滑剂对两种摩擦副摩擦磨损性能的影响也有很大差别。借助扫描电镜,X光电子能谱,俄歇电子能谱等多种分析手段对Si_3N_4陶瓷的磨损机理进行了分析,并对两种摩擦副中Si_3N_4磨损率的差别作了讨论。     

先进陶瓷刀具材料及质量的研究现状与发展趋势

先进陶瓷刀具材料是２１世纪最有希望、最有竞争力的刀具材料，它的研究与发展，有可能引起切削加工技术的第三次革命。中国要想在不久的将来赶上甚至超过世界先进水平，必须在界面工程、协同增韧机理和刀具的可靠性等理论方面，在热等静压技术、无压烧结技术、自韧化技术等工艺方面和高性能陶瓷刀具材料以及质量的研究与开发方面投入更多的人力和物力，求取突破性的进展。     

陶瓷刀具的发展与应用

综述了氧化铝系和氮化硅系两类陶瓷刀具的发展现状 ,阐述了这两类陶瓷刀具的力学性能与切削性能 ,讨论了它们的特点、加工范围以及适合的切削加工用量 ,提出了刀具选择及使用要点     

Si3N4陶瓷高效有机磨削液界面化学反应机理的研究进展

磨削加工是S i3N4陶瓷最主要的加工方法。利用磨削液界面化学反应膜降低摩擦系数同时软化表面层,提高磨削效率是一个全新的研究方向。本文基于用半塑性去除的方式高效磨削S i3N4陶瓷,系统综述了在使用以醇类磨削液为代表的各种有机磨削液时,界面化学反应对提高S i3N4陶瓷材料去除率的辅助作用。文中以研究作用机理为目的,运用分类、比较和归纳的方法,结合使用先进的测试设备,分析了醇类磨削液配方中长、短碳链醇及其水溶液作磨削液的作用效果。此外,还从不同的角度探讨了全卤代烃、阳离子表面活性剂和四乙氧基硅烷等3类有机物作为磨削液成分的有效作用,并揭示了作用机理,从而为研制高效率、低成本加工陶瓷材料的磨削液提供了理论基础。     

陶瓷涂层刀具切削灰铸铁的试验研究

为了探究陶瓷涂层刀具涂层材质、基体材质对切削性能的影响,试验采用四种陶瓷涂层刀具连续干切削灰铸铁,测试了切削力和切削温度的变化情况以及后刀面的磨损量和已加工表面的粗糙度。结果表明,在刀具基体同为Si_3N_4的条件下,涂层材质为Ti N/Al_2O_3/Ti C的刀具比Ti N/Al_2O_3的切削性能好;在涂层材质同为Ti N的条件下,刀具基体Al_2O_3/Ti CN比Al_2O_3/Ti C的切削性能好。研究发现:四种陶瓷涂层刀具前刀面磨损形式均为微崩刃和月牙洼,后刀面磨损形式均为磨粒磨损和粘着磨损,涂层的磨损形式均为剥落和扩散磨损。     

陶瓷表面加弧辉光离子镀钛改性及其钎焊性

针对常规钎料难以润湿陶瓷表面的问题，利用加弧辉光离子镀膜技术在Si3N4陶瓷表面预沉积了一层高活性的Ti膜。为充分发挥Ti的活性作用，在活性镀Ti层表面进行了二次电镀Ni。试验表明，在钎焊过程中二次镀Ni层可有效保护Ti膜不被氧化，镀膜陶瓷与金属钎焊接头的剪切强度也显著提高。采用BAg72Cu-V钎料时，镀膜Si3N4陶瓷与金属钎焊接头的剪切强度可达205MPa。