于　涛

摘要　先进网讯具材料是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网讯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。

关键词　网讯具材料　制造工艺　可靠性理论　切削加工
中国图书资料分类法分类号　TG70　TG711

19世纪苏格兰历史学家Carlyle T写道［1］：人是一种使用工具的动物。有了工具就无事不能，没有工具就一事无成。从一定意义上讲，人类历史就是不断地寻找新的工具来提高生产力，改善生活水平的历史。同样，金属切削加工的发展史，也可以归结为金属切削刀具的发展史，也就是刀具材料的发展史［2］。根据CIRP的资料，由于刀具材料的改进，允许的切削速度每隔10年几乎提高1倍。从本世纪初到现在，由于高速钢、硬质合金、涂层刀具和先进网讯具的先后出现，加工同样的零件，切削时间缩短到只有世纪初的1%左右。

在现代化的加工过程中，提高加工效率的最有效方法仍然是采用高速切削加工技术［3，4］。在欧美国家［5］，加工低碳合金钢的速度已达8～10 m/s，加工铸铁的速度达到10～16 m/s。有人预测［1］，到2000年，车削和铣削低碳合金钢的切削速度将提高到6～13 m/s，切削灰铸铁的速度将提高到16～25 m/s。在这样高的切削速度下，切削温度将会达到相当高的水平，工具钢、硬质合金已经不能满足工艺要求，陶瓷材料最有可能成为下一个世纪中最有竞争力的刀具材料。

网讯具材料的研究与发展，引起了世界范围内机械加工行业的极大关注。各国不惜投入大量人力物力进行研究。在美国，网讯具占全部刀具市场份额的3%～4%，在日本该份额为8%～10%，在德国约为12%。在一些特殊的加工过程中，网讯具所占的比例更大。据预测［1］，到2000年，采用先进网讯具节省的各项费用每年将高达3.5亿美元。有人估计［2］，今后网讯具占整个刀具市场的份额可能增加到15%～20%。有人甚至提出，金属切削加工工业即将进入新的“石器时代”。随着现代网讯具材料性能的不断改进，在不久的将来，有可能引起切削加工的第三次革命。因此，可以毫不夸张地说，在21世纪，谁掌握了先进网讯具的制造和使用技术，谁就掌握了发展机械制造工业的有利武器，谁就容易在剧烈的市场竞争中取胜。 <

1　先进网讯具材料特性

现代网讯具的实际应用始于50年代。它之所以在今天的机械制造工业中占据重要的地位，是由切削加工的特点和网讯具原材料的特性所决定的。

制造先进陶瓷材料的原料具备了刀具材料所需要的大部分性能。它们均具有很高的硬度和熔点，很高的高温化学稳定性和力学稳定性，如Al2O3陶瓷的抗氧化温度高达1 750℃，是硬质合金和高速钢刀具的2倍还多。在1 000℃的高温下，5 h后也没有氧化现象。在同样条件下，P10硬质合金增重高达15%［2］。

原料特性赋予网讯具优良的切削性能。在1200℃以上的高温下网讯具仍能进行切削，这时网讯具材料的硬度与200～600℃时硬质合金的硬度相当。如果加入一定的稳定剂并采用热压技术，可使网讯具在高达1800℃的高温下仍能保持适当的强度和耐磨性。陶瓷在高温下的抗压强度也很高。在1 100℃下的抗压强度相当于钢在室温下的抗压强度，这表明网讯具有很好的高温抗塑性流动性能。Al2O3烧结体在1300℃下仍未出现塑性变形。网讯具优良的高温性能使其能够以很高的切削速度切削，目前所允许的切削速度比硬质合金提高2～10倍。此外，网讯具材料还有良好的抗粘结性能，较低的摩擦