氧化铝陶瓷刀具特性分析,由氧化铝陶瓷刀过渡到氧化锆陶瓷刀,陶瓷刀发展史

(1)氧化铝陶瓷刀具:材料中采用纯al2o3陶瓷及以al2o3,为主且添加少量其它元素的陶瓷材料,如mgo、nio、sio2、tio2和cr2o3等。添加物有利于增加al2o3,抗弯强度,但高温性能有所降低,因此还是以纯氧化铝陶瓷材料为佳。
al2o3陶瓷的室温硬度与高温硬度都高于硬质合金材料。al2o3,陶瓷室温条件下的抗弯强度较低,但随着使用中温度的上升,其抗弯强度却较少降低,依据该项特性用于高速切削较为合适。al2o3陶瓷在室温与高温时抗压强度都很好,尤其可以克服一般高速钢刀具及硬质合金切削刀刃易变形及塌陷的缺点。此外,al2o3,陶瓷刀具在抗氧化、抗粘结性及化学惰性方面都可以大显身手。但氧化铝陶瓷刀具在切削铁合金及钢件时,较易产生粘结磨损及缺口磨损。作为使用历史最长的刀具材料,氧化铝陶瓷刀具最适于高速切削硬而脆的金属材料,如冷硬铸铁或淬硬钢,也可用于大件机械零部件切削及用于高精度零件的切削加工。氧化铝陶瓷刀具在短、小零件、钢件的断续切削及mg、al、ti及be等单质材料及其合金材料切削加工时效果较差,容易使刀具出现扩散磨损或发生剥落与崩刃等缺陷。

(2)氧化铝—金属系陶瓷:为提高al2o3陶瓷刀具韧性,材料中引入10%以下的cr、co、mo、w、ti、fe等金属元素,由此形成al2o3金属陶瓷,使材料密度、抗弯强度及硬度均有提高。但由于氧化铝—金属陶瓷刀具抗蠕变强度低、抗氧化性差,市场推广使用情况不佳。

(3)氧化铝—碳化物系陶瓷:系将一定比例的碳化物,如mo2c、wc、tic、tac、nbc和cr3c2等加入到al2o3陶瓷中,以改善al2o3陶瓷刀具的性能。当tic含量为30%时,陶瓷刀具的耐用性获得显著提高,而热裂纹深度也较小。目前国际上生产热压al2o3—tic陶瓷刀具均采用此配方,al2o3-tic陶瓷的抗弯强度,耐热冲击性等均优于al2o3陶瓷刀具。

(4)氧化铝—碳化物金属陶瓷刀具:系在al2o3-tic陶瓷材料中,采用mo、ni(或c0、w)等金属作为粘结相热压而成的陶瓷刀具材料。由于金属粘结al2o3晶粒和碳化物晶粒二者相互穿插的骨架组成,具有较高的联接强度,因此形成较好的切削性能。这类陶瓷刀具最适用于加工淬硬钢、合金钢、锰钢、冷硬铸铁、铸钢,镍基或镍铬合金,镍基和钴基复短暂切削或其它间断切削等,亦可采用切削液进行湿式切削等。

(5)氧化铝—氮化物金属陶瓷:此种陶瓷刀具材料基本性能与加工范围与al2o3,—碳化物金属陶瓷材料相当,由于以氮化物取代碳化物,因此具有更好的抗热震性能与更适用于间断切削。但是其抗弯强度与硬度都比添加tic的金属陶瓷低一些,对它的研究与深度开发仍在继续中。



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