新型陶瓷刀具材料的应用和趋势展望

    刀具性能影响切削加工效率、精度、表面质量等决定性因素之一。现代化加工过程，提高加工效率最有效方法采用高速切削加工技术；随着现代科学技术生产发展，越来越多地采用超硬难加工材料，以提高机器设备使用寿命工作性能。而陶瓷刀具则以其优异耐热性、耐磨性化学稳定性，高速切削领域难加工材料方面显示了传统刀具无法比拟优势。新型陶瓷刀具更由于有很高硬度（HRA93～95），从而可加工硬度高达HRC65各类难加工材料，免除退火加工所消耗电力时问；可提高工件硬度，延长机器设备使用寿命。陶瓷刀具主要原料AlOSi地壳最丰富成分，可以说取之不尽，用之不竭，因此新型陶瓷刀具应用前景十分广阔。

    根据Hall-petch关系，晶粒尺寸越小陶瓷材料硬度强度越高。当晶粒尺寸小到100nm左右时，强度硬度会有很大突破。但纳米粉活性很大，界面反应激活能较低，烧结过程极易长大，尽管加入抑制剂，效果仍不理想，因此目前还没有纳米级陶瓷刀具材料研制成功报道。纳米改性、纳米复合成功解决了晶粒异常长大问题，纳米级粒子钉扎或进入位错区使基体晶粒内形成亚晶界，导致基体晶粒细化。纳米改性、纳米复合及超细晶粒陶瓷刀具材料研究与开发将今后刀具材料发展主要方向。

    陶瓷刀具材料一种最有前途高速切削刀具材料，生产有广泛应用前景。目前，它已引起世界各国重视。德国约70%加工铸件工序用陶瓷刀具完成，而日本陶瓷刀具年消耗量已占刀具总量8%～10%。我国陶瓷刀具发展也十分迅速，研究与开发水平与国际相当。陶瓷刀具具有非常高耐磨性，它比硬质合金有更好化学稳定性，可高速条件下切削加工并持续较长时问，比用硬质合金刀具平均提高效率3～10倍。它实现以车代磨、以铣代抛高效“硬加工技术”及“干切削技术”，提高零件加工表面质量。实现干式切削，对控制环境污染降低制造成本有广阔应用前景。

    结语

    新型陶瓷刀具材料具有其它刀具材料无法比拟优势，其发展空问非常大。通过对陶瓷刀具材料组分、制备工艺与材料设计研究，可以保持高硬度、高耐磨性红硬性基础上，极大提高刀具材料韧性抗冲击性能，制备符合现代切削技术使用要求适宜材料。可以预料，随着各种新型陶瓷刀具材料使用。必将促进高效机床及高速切削技术发展，而高效机床及高速切削技术推广与应用，又进一步推动新型陶瓷刀具材料使用。