陶瓷刀具材料应用发展现状

陶瓷刀具材料的强度低、韧性差,制约了它的应用推广,而超微粉技术的发展和纳米复合材料的研究为其发展增添了新的活力。

由于陶瓷刀具材料的脆性较大,强度和韧性较底,所以限制了它的应用推广。事实上,硬度高的材料往往强度和韧性低,要想提高韧性往往是以硬度的下降为代价的。陶瓷刀具材料的这种硬度与韧性之间的矛盾使得研究具有高硬度同时又具有高强度、高韧性的陶瓷成为陶瓷刀具材料研究的热点。超微粉技术的发展和纳米复合材料的研究为陶瓷的发展增添了新的活力。

超微粉陶瓷刀具

超微粉技术的出现和发展为改善陶瓷刀具的性能,降低生产成本提供了一条新的途径。采用超微粉技术可以获得较致密和细小的晶粒组织,从而提高陶瓷材料的强度和韧性。 近年来,超微粉末的制备技术推动了纳米固体材料的进程,使得陶瓷基纳米复合材料的研究成了最热门的课题之一,因为纳米复合材料能使基体材料的强度和韧性提高2～5倍。而纳米复相陶瓷的制备方法有机械混合法、复合粉沫法、原位生成法及液相分散包裹法等。

复相陶瓷刀具

复相陶瓷通过材料内部复合相的协同增韧补强效应,可使陶瓷材料的性能大幅度提高,对陶瓷材料实行多层次复合是获得超强、超韧的有效途径。随着控制弥散相的粒度、晶粒尺寸从微米级→亚微米级→纳米级的减小,材料强度出现了大幅度的飞跃。例如:日本研制出的具有超塑性的ZrO2-Al2O3复合材料,抗弯强度达2450Mpa。因此,复相陶瓷技术和纳米技术相结合,可制备纳米复合材料,纳米复合材料的强度和韧性的提高可归结为晶粒细化和断裂模式的改变。

涂层刀具

涂层技术可提高刀具的耐磨性而不降低其韧性,较好的解决了刀具材料存在的强度和韧性之间的矛盾,是切削刀具发展的一次革命。常用的涂层方法是PVD法和CVD法。目前,SolGel法以其优异的特点也开始应用于刀具涂层。

金属陶瓷

目前,硬度合金作为一种特殊材料,对金属陶瓷的研究日益深入。虽然我国是世界钨资源丰富的国家,但矿山开采的含钨量连年下降,现有钨储量品位低,而钴主要与镍、铜、锰、铁等矿物共生。我国钴地质矿产不足,仅有0.02%～0.034%,而Ti基金属陶瓷所需的Ti和Vi都有着非常丰富的资源,制成Ti基金属陶瓷的成本比硬度合金约低1／3。所以说,发展金属陶瓷刀具材料对我国具有非常重要的意义。 陶瓷刀具材料的强度低,韧性差,限制了它在实际中的应用。但随着陶瓷技术的发展,陶瓷刀具材料的力学性能有了很大提高,其应用范围将越来越大

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