氧化鋁系陶瓷刀具簡介及適用的切削速度

氧化鋁系陶瓷刀具    它是以A1₂O₃為主體的陶瓷材料，其中包括純氧化鋁陶瓷、氧化鋁中添加各種碳化物、氧化物、氮化物與硼化物等的組合陶瓷，以及在氧化鋁中同時添加化合物與粘接金屬的組合陶瓷等。純氧化鋁陶瓷，這是最早發展起來的一種陶瓷刀具材料，多呈白色。它是以純度99.9%以上的氧化鋁為主要成分并加入少量(0.1%~0.5%)MgO或其他玻璃氧化物如Cr₂O₃、TiO₂等混合成粉末經冷壓或熱壓制成的。氧化鋁的晶粒尺寸對陶瓷刀具的機械性能影響很大,現晶粒尺寸已從過去的幾微米發展到現在的1~2um甚至小于1um，因而強度和硬度都有很大提高。氧化鋁的純度對陶瓷強度影響很大，純度越高，強度越大。氧化鋁陶瓷刀具最適于高速切削硬而脆金屬材料，如冷硬鑄鐵或淬硬鋼;用于大件機械零部件切削及用于高精度零件切削加工。氧化鋁陶瓷刀具短、小零件、鋼件斷續切削及Mg、A1、Ti及Be等單質材料及其合金材料切削加工時效果較差，容易使刀具出現擴散磨損或發生剝落與崩刃等缺陷。幾種氧化鋁基陶瓷刀具簡介如下所示。

(1)A1₂O₃-TiC陶瓷刀具。這是目前最引人注目的一種氧化物--碳化物混合陶瓷。在A1₂O₃中加入一定數量的(一般為15%~30%)的TiC可以提高陶瓷的抗彎強度及斷裂韌性，提高了抗機械沖擊能力，而且硬度也得以提高。氧化鋁基陶瓷刀具適用的切削速度如下表所示。

(2)A1₂O₃-Zr0₂陶瓷刀具。在A1₂O₃成分中加入Zr0₂后，Zr0₂的彌散相在陶瓷基體中起到了改善韌性的積極作用。在A1₂O₃中加入重量為1%左右的Zr0₂可提高斷裂韌性值。試驗表明A1₂O₃-Zr0,陶瓷中，Zr0₂含量為20%時的耐磨性最高，這是陶瓷的強度及斷裂韌性也最大，這也進一步說明提高陶瓷的強度特性可以提高其耐磨性。

(3)A1₂O₃-SiC晶須增強陶瓷刀具在A1₂O₃基體成分中加入15%~40%SiC晶須的增強陶瓷是最近幾年新開發的一種復合刀具材料。SiC晶須是一種單晶，具有一定的纖維結構，其直徑小于1μm，長度10~300μm，其抗拉強度達7000MPa，抗拉彈性模量超過700GPa，熱穩定性達1760℃，在這種增強陶瓷中SiC晶須的分布是很有規律的，它們牢固地與A1₂O₃晶體結為一體。SiC晶須增強陶瓷的強度及韌性、也可將導熱系數提高40%，使切削溫度降低。