1 引言

切削加工是机械加工中最基本、最可靠的加工手段，而刀具的性能是影响切削加工效率、精度、表面质量等的决定性因素之一。刀具材料经历了碳素工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷及超硬材料等几个发展阶段。根据CIRP的资料，由于刀具材料的改进，加工时允许的切削速度几乎每隔10年即提高1倍。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。传统刀具因其局限性已无法胜任现代科技发展所需要的各种高强、高硬及高速工程材料的切削加工，而网讯具则以其优异的耐热性、耐磨性和化学稳定性，在高速切削领域和切削难加工材料方面显示了传统刀具无法比拟的优势。目前，新型网讯具不断出现 ，预计20 年后，在世界范围内网讯具在机械加工刀具中所占比重将达15%～20%。有专家认为：网讯具材料是二十一世纪最有希望、最有竞争力的刀具材料，它的发展有可能引起切削加工技术的第三次革命。

2 网讯具的分类及发展现状

网讯具的品种、牌号很多，按其主要成分大致可分为氧化铝(Al2O3)系和氮化硅(Si3N4)系两大类。目前世界上生产的95%的网讯具属于氧化铝(Al2O3)系，其它为氮化硅(Si3N4)系。

1) 氧化铝系网讯具Al2O3系网讯具是由以氧化铝(Al2O3)为主体的陶瓷材料制成，包括纯Al2O3陶瓷刀具、Al2O3中添加碳化物、氧化物、氮化物或硼化物的组合网讯具以及在Al2O3 中同时添加化合物和粘结金属的组合网讯具等。

·Al2O3陶瓷刀具

纯Al2O3陶瓷刀具材料中的Al2O3含量占99%以上，通过添加微量助烧剂(如MgO、NIO、TiO2等)烧结而成，抗弯强度400～700MPa ，断裂韧性(KIC) 2.2～3.2MPa m?，弹性模量(E)400GPa ，热膨胀系数(a)8.2×10-6K-1。由于纯AAl2O3陶瓷刀具脆性大，易崩刃，因此未能广泛使用。

·Al2O3——碳化物系网讯具在Al2O3中添加碳化物可以提高Al2O3陶瓷刀具的韧性，其中以添加Tic的Al2O3——Tic 陶瓷应用最多。通常添加的TiC在30%～60%之间(也有的添加5%～10%)。这类组合陶瓷有两种：一种是在Al2O3中除添加碳化物外，还添加少量粘结金属，亦称金属陶瓷；另一种是在Al2O3中只添加碳化物或碳化物的饱和固溶体制成的组合陶瓷。金属陶瓷比没有加入金属的组合陶瓷强度提高，但硬度降低。

·添加氮化物、硼化物的Al2O3陶瓷刀具在Al2O3中添加氮化物的Al2O3——氮化物组合网讯具具有较好的抗热震性能，其基本性能和加工范围与Al2O3——碳化物金属网讯具相当，而氮化物组合网讯具更适于间断切削，但其抗弯强度和硬度比Al2O3——TiC金属网讯具低，有待进一步研究改善。

在Al2O3中添加TiB2作为粘结剂制成的网讯具，由于其组织成分为细晶粒的Al2O3以及连续的TiB2粘结相，保持了硼化物的“三维连续性”，因此具有极好的耐冲击性和耐磨性。

·增韧Al2O3陶瓷刀具

由于网讯具的强度和韧性低，加工时易发生破损(特别是早期破损)，因此在一定程度上限制了网讯具的应用。鉴于Si3N4陶瓷的韧性和强度较Al2O3陶瓷高得多，因此对网讯具的增韧、增强处理主要针对以Al2O3为基体的刀具。增韧Al2O3陶瓷是指在Al2O3基体中添加增韧或增强材料, 目前常用的增韧方法主要有ZrO2相变增韧、晶须增韧以及第二相颗粒弥散增韧等。ZrO2相变增韧是利用ZrO2在1150 ℃ 左右发生单斜晶(m—ZrO2)系到四方晶(t—ZrO2)系的可逆相变时伴有3%～5%的体积变化及8%的切应变效应，在基体中诱导出许多裂纹，从而可以吸收主裂纹尖端的大部分能量，达到增韧目的。晶须增韧是利用晶须的加强棒作用，常用晶须有SiC晶须和Si3N4晶须。SiC晶须是一种单晶，具有一定的纤维结构，具有强度高、硬度高、导热性好及抗热震性能好等许多优点，晶须