|
1.4 Si3N4晶须增韧网讯具
晶须增韧陶瓷是在Si3 4基体中加入一定量的碳化物晶须而成,从而可提高网讯具的断裂韧性。如我国北京方大高技术陶瓷有限公司生产的FD03刀片及湖南长沙工程陶瓷公司生产的SW21牌号均属这一类。FD03刀片是在Si3N4 陶瓷基体中加入了硬质弥散颗粒TiC,SW21刀片是在si3N4中加入了一定量的SiC晶须,故有较好的使用性能。国外一些切削专家认为,用si N4基陶瓷切削钢材效果不如Al2 O3基复合陶瓷,故不推荐用其加工钢材。但用FD02、FD03和SW21切削淬硬钢(6068HRC)、高锰钢、高铬钢和轴承钢时具有较好的效果。
2 金属网讯具
2.1 Ti(C.N)基金属网讯具
金属陶瓷也叫硬质合金或烧结碳化物,它是陶瓷一金属复合材料 以TiC为主要成分的合金,其硬度与耐热性接近陶瓷而抗弯强度和断裂韧性比陶瓷高,其中金属碳化物是硬质相,一般占80%以上;其余为铁、钴、镍等金属相。作为粘结剂。日本对金属陶瓷特别青睐,如今,在日本的金属切削领域中。金属网讯片已占可转位刀片总数的30% ,迄今仍在扩大应用范围。而美国却只占5% ,但有人预示美国制造业中已经能看到大量应用金属陶瓷的前景。
金属陶瓷硬度高,强度低,韧性低,因此不宜在有强烈冲击和振动的情况下使用。金属陶瓷的导热性、耐热性、抗粘结性和化学稳定性比高速钢好得多,因此。在刀具材料中获得了广泛应用。
现在,金属陶瓷的发展方向是超细晶粒化和对其进行表面涂层。超细晶粒金属陶瓷可以提高切削速度,也可用来制造小尺寸刀具。以纳米TiN占2%~15wt%改性的TiC或Ti(CN)基金属网讯具,硬度高、耐磨性好,其热稳定性、导热性、耐蚀性、抗氧化性及高温硬度、高温强度等都有明显优势。与硬质合金刀具相比,该刀具的耐用度和使用寿命提高1—5O倍,切削速度提高1.5—3倍,成本与其相当或略高,而金属切削加工费用下降20%一40%与普通Ti(C,N)基金属网讯具相比,该刀具可靠性更高。金属陶瓷的基本性能如表1所示。
2.2 涂层金属网讯具
涂层金屑陶瓷目前发展速度非常迅速。涂层分为硬涂层和软涂层,前者主要是金属碳氮化物,包括TiN、TiC、Ti(CN)、TiAIN、CrC、CrN等。其中TiN的工艺最成熟。应用最广泛硬涂层主要是提高其硬度和耐磨性。一般可进行多层复合涂层。后者主要是Mos基涂层,可以降低摩擦系数。另外,软硬涂层可以复合使用。
2.3 纳米TiN改性的TiC基金属网讯具
最近由美国学者开发的纳米涂层刀具是利用纳米技术的一种新刀具。这种涂层方法采用多种材料的不同组合(如金属/金属组合、金属/陶瓷组合、陶瓷/陶瓷组合、固体润滑剂/金属组合等),以满足不同的功能和性能要求。其中TiC/TiN复合涂层是典型涂层材料,它相对于在TiC基加入TiN硬质合金而言,其抗弯强度得到进一步的提高,刀具的硬度和韧性显著增加。又因其具有优异的抗摩擦磨损及自润滑性能,十分适合于于切削。但纳米涂层的涂覆必须采用先进的工艺,如封闭场不平衡磁溅射法(CFUMS)它要求精确的参数控制和先进的设备等,必然造成刀具成本的大幅提高。同时受工艺和切削条件的影响,涂层的粘结强度可能不足,切削时涂层容易脱落。切削性能迅速降低或失效。
纳米金属网讯具成分为:53TiC一10TIN(砌)一18Mo一18Ni一1C,TiN纳米粉粒度为3O一50nm。实验表明,各力学性能的峰值分别对应一定的纳米TiN的添加量。据合肥工业大学试验,当添加量体积数6%一8%时。可获得较优的综合物理力学性能。
3 网讯具材料的研究思路和展望
根据Hall—p |