| 平均直径0.61 μm,平均长度10~80μm ,抗拉强度达7GPa 。SiC晶须在加强Al2O3基体的同时,还可使应力在基体内分散。SiC晶须增韧网讯具的断裂韧性可达9MPam?,具有较高的强度和硬度,非常适合加工镍基耐热合金和以较低的切削速度加工各种铸铁及非金属脆性材料。Si3N4晶须加入到Al2O3基体中可以提高陶瓷的抗热冲击性,适合切削硬度为45HRC的镍铬铁耐热合金材料 。第二相颗粒弥散增韧是利用弥散第二相颗粒来阻碍位错的滑移和攀移,阻止裂纹扩展,达到增韧目的。第二相颗粒周围会产生残余应力,引起裂纹偏转或裂纹被钉扎,提高材料断裂功,从而使Al2O3陶瓷的韧性明显提高。
2) 氮化硅系网讯具
氮化硅系网讯具包括以Si3N4为主体的刀具和以b'-Sialon(Si3N4 Al2O3)为主体的刀具 。近年来,Si3N4陶瓷刀具的发展非常迅速。
·单一Si3N4陶瓷刀具
单一Si3N4陶瓷的热胀系数为3.0×10-6/℃ ,断裂韧性4.2~5.2MPa m?,抗弯强度700~9OOMPa ,硬度91~92HRA ,耐热性可达1300~1400 ℃ ,有良好的抗氧化性能。
·Si3N4复合网讯具
在Si3N4基体中添加适量金属碳化物及金属等复合强化剂,利用复合强化效应(又称弥散强化效应)制成的Si3N4复合陶瓷,其性能比热压Si3N4陶瓷优越许多。在Si3N4基体中添加Al2O3、Y2O3、TiC、TiN 和MgO等成分,可以采用冷压烧结成形而降低制造成本。Sialon就是在Si3N4中添加Al2O3烧结而成,因此它兼有Al2O3和Si3N4的特性,其热硬性高于硬质合金和Al2O3,在刀尖温度高于1000 ℃ 时仍可高速切削。Si3N4复合网讯具的最大特点是可以胜任高速、大进给量的切削加工,金属切除率高,刀具寿命长。
Si3N4陶瓷刀具具有低密、高强、高硬的物理性能。目前,Si3N4陶瓷刀具的室温硬度值达到92.5~94HRA,超过了硬质合金刀具的最高硬度,因此大大提高了它的切削能力和耐磨性,可以加工硬度高达65HRC的各类淬硬钢和硬化铸铁;其抗弯强度目前已达750~1200MPa ,超过了高速钢而与普通硬质合金相当;Si3N4系网讯具的断裂韧性值优于其它系列网讯具,达到6~7MPa m?,接近某些牌号的硬质合金刀具;由于Si3N4系网讯具强度高、热胀系数小,其抗热震性能指标DT达到600~800 ℃ ,明显优于其它系列网讯具(DT=300~400 ℃ ),因而在断续加工高强度零件毛坯方面,Si3N4系网讯具显示出独特的优越性能。
3 网讯具的性能
网讯具多为高硬度的细微晶粒经高温烧结而成,具有高硬度和高耐磨性,其高温性能和化学稳定性也大大高于其它刀具。因此,总体上讲,网讯具具有良好的切削性能。
网讯具的力学性能
1) 网讯具材料的力学特性是其优良的切削性能的根本所在。几种典型的网讯具的力学性能如表1所示。
表1 几种典型网讯具的力学性能
|
牌号 |
成分 |
硬度
(HRA) |
抗弯强度
(GPa) |
生产单位 |
| Al2O3系 |
SG5 |
Al2O3-Sic |
94 |
0.7 |
山东工业大学 |
| SG4 |
Al2O3-(W,Ti)C |
94.7~95.3 |
0.79 |
| LT35 |
Al2O3-TiC-Mo-Ni |
93.5~94.5 |
0.9~1.1 |
| LT55 |
Al2O3-TiC-Mo-Ni |
93.7~94.8 |
1.0~1.2 |
| JX-1 |
Al2O3,SiC
晶须 |
94.0~95 |
0.7 |
| AT6 |
Al2O3-TiC
加金属 |
93.5~94.5 |
0.88~0.93 |
冷水江陶瓷工具厂 |
| HDM4 |
Al2O3基 |
93 |
0.80 |
北京海得曼无机非金属材料公司 |
| FD-11,12 |
Al2O3基 |
|
|
北京方大高技术陶瓷公司 |
PI
(AM) |
Al2O3 |
HR15N≥96.5 |
0.40~0.50 |
成都工具研究所 |
| P2 |
Al2O3 ZrO2 |
HR15N≥96.5 |
0.70~0.80 |
| T2 |
Al2O3 TiC ZrO2 |
HR15N≥96.5 |
0.90~1.00 |
| CC650 |
Al2O3-Ti(c,N) |
93.5~94.5 |
|
瑞典Sandvik公司 |
| CC670 |
Al2O3,SiC晶须 |
94.0~94.5 |
| KY2500 |
Al2O3,SiC晶须 |
93.5~94.0 |
美国Kennametal公司 |
| Si3N4系 |
HDM1 |
Si3N4基 |
92.5 |
0.93 |
北京海得曼无机非金属材料公司 |
| HDM2 |
Si3N4基,SiC晶须 |
93 |
0.98 |
| HDM3 |
Si3N4基 |
92.5 |
0.83 |
| N5 |
Si3N4基 |
HR15N≥96.5 |
|
成都工具研究所 |
| CC680 |
Si3N4-Al2O3-Y2O3 |
93.5~94.5 |
1.0~1.3 |
瑞典Sandvik公司 |
| KY3000 |
Si3N4-Al2O3-Y2O3 |
|
1.0~1.3 |
美国Kennametal公司 |
|