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刀具與夾具 切削加工及刀具是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)工藝，是制造業(yè)重要工業(yè)部門如汽車工業(yè)、家電制造業(yè)、航空航天、能源工業(yè)、模具工業(yè)等發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。 現(xiàn)代切削技術(shù)經(jīng)過近百年的快速發(fā)展，到 20 世紀(jì)末，隨著數(shù)控機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、刀具材料、涂層技術(shù)等制造技術(shù)的全面進(jìn)步，達(dá)到了新的水平，使切削加工進(jìn)入了高速切削的新階段，其主要技術(shù)特征表現(xiàn)為切削速度有 5～ 10 倍的提高。高速切削技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)制造領(lǐng)域又提出了高要求。一是機(jī)床本身剛性、精度高，二是裝夾系統(tǒng)剛性、精度高。三是刀具的材料性能和加工精度要高。四是冷卻效果要好。 隨著切 削技術(shù)的發(fā)展，對(duì)刀具材料的要求在不斷提高，以高性能刀具材料取代低性能刀具材料，且應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大已成為趨勢(shì)。如細(xì)顆粒硬質(zhì)合金代替高速鋼，陶瓷、金屬陶瓷等又取代硬質(zhì)合金，甚至用于流水線生產(chǎn)。 硬材料的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。采用涂層技術(shù)改變刀具性能的應(yīng)用越來越廣。材料行業(yè)通過新的復(fù)合材料，適應(yīng)不同的加工條件，體現(xiàn)出更好的性能。 正是各種刀具材料和切削技術(shù)的全面發(fā)展，使切削加工的不同領(lǐng)域 ,不同工序的效率和總體切削水平有了顯著提高，開創(chuàng)了切削加工的新階段，為制造業(yè)的發(fā)展和制造技術(shù)的進(jìn)步奠定了基礎(chǔ)。 由 于 ， N)金屬陶瓷具有更高的熱硬度、更好的抗氧化性和抗高溫蠕變能力，因此被廣泛用做刀具材料。 ， N)金屬陶瓷刀具材料的主要原料是鈦，鈦在地球上的貯量為傳統(tǒng)的 硬質(zhì)合金刀具材料的主要原料 W 的 70 倍，具有極大的成本和資源優(yōu)勢(shì)。因此， ， N)金屬陶瓷成為近期各國(guó)研究的主要刀具新材料之一。 基于超細(xì) 硬質(zhì)合金的使用現(xiàn)狀及 ， N)基金屬陶瓷刀具材料的發(fā)展概況、研究進(jìn)展，本文采用 X 射線衍射儀 (掃描電鏡 (透射電鏡 (電子探針 (熱等靜壓燒結(jié)爐 (低壓燒結(jié)爐 (對(duì)高性能超細(xì) ， N)金屬陶瓷刀具材料進(jìn)行了系統(tǒng)研究。 首先針對(duì)國(guó)內(nèi)外在研究細(xì)顆粒 ， N)金屬陶瓷遇到的原料氧含量高，難以獲得優(yōu)質(zhì)細(xì)顆粒 ， N)金屬陶瓷的現(xiàn)狀，分析了超細(xì)原料中氧含量高的原因。用市購(gòu)平均粒度 _(末，通過 原爐處理或真空爐處理，獲得了平均粒度小于 m、氧含量低于 優(yōu)質(zhì)超細(xì) 料。 在普通金屬陶瓷的工藝的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了 添加 成分對(duì) 細(xì)合金性能的影響。 針對(duì)超細(xì)原料比表面積大、活性高、易于團(tuán)聚等特點(diǎn)，優(yōu)化了制備超細(xì)金 屬陶瓷混合料的球磨工藝參數(shù) ;采用合適的分散劑改善料漿的粘滯性，使超細(xì) 顆粒表面為活性分子層包圍，獲得好的研磨效果。研究表明，超細(xì)金屬陶瓷在 9000C 以下的低溫狀態(tài)發(fā)生了較普通金屬陶瓷激烈得多的固相擴(kuò)散反應(yīng)，這是 使超細(xì)金屬陶瓷芯、環(huán)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜的原因之一 ;在 9000間的反應(yīng) 較平緩，但從晶格常數(shù)的變化看，其反應(yīng)的程度卻比普通金屬陶瓷的高 ;在 12300C 以后，反應(yīng)又開始激烈， 并出現(xiàn)了脫氮反應(yīng)。與不加粘結(jié)相的超細(xì)混合 料的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，在較高溫度時(shí)粘結(jié)相對(duì)物相的演變起了重要作用，這些研究結(jié)果為制定有效的燒結(jié)工藝提供了依據(jù)。根據(jù)超細(xì)金屬陶瓷物相的演變規(guī)律， 修改了常規(guī)燒結(jié)普通金屬陶瓷的工藝路線。由于超細(xì)金屬陶瓷液相的提前出現(xiàn)， 必須在較低的溫度下延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間以脫除有害的吸附物和低熔點(diǎn)揮發(fā)物。在未 發(fā)生脫氮反應(yīng)之前，采取充氮?dú)獾霓k法進(jìn)行燒結(jié)。由于金屬陶瓷中液相的流動(dòng) 變得困難，必須采取加壓燒結(jié)，以消除孔隙，提高超細(xì)金屬陶瓷的性能。 對(duì)超細(xì)金屬陶瓷的斷口進(jìn)行了分析。統(tǒng)計(jì)分析表明 ，超細(xì)金屬陶瓷的斷裂源 主要為孔隙，同時(shí)還有少量的 等。應(yīng)用鈴木壽的強(qiáng)度理論，計(jì)算出超細(xì)金屬陶瓷的本征強(qiáng)度為 5000 實(shí)測(cè)值高得多。分析表明，主要是孔隙等缺陷造成了強(qiáng)度下降，并指出，降低孔隙、 等缺陷將有利于金屬陶瓷強(qiáng)度的提高。 用高分辨率透射電鏡分析了超細(xì)金屬陶瓷和普通金屬陶瓷的微觀組織結(jié) 構(gòu)。兩種金屬陶瓷的組成相是一樣的，主要由 (T i , W) (C, N)固溶體和 溶體構(gòu)成， (W) (C, N)固溶體是硬質(zhì)相， 溶體是粘結(jié)相。 結(jié)相中有納米硬質(zhì)相析出。超細(xì)金屬陶瓷的硬質(zhì)相中有位錯(cuò)也有孿晶， 最后，將制得的超細(xì)金屬陶瓷刀具同市售的普通金屬陶瓷、日本超細(xì)金屬 陶瓷及 硬質(zhì)合金 了對(duì)比切削試驗(yàn)。結(jié)果表明，超細(xì) 屬陶 瓷的切削壽命最長(zhǎng)，其壽命超過了日本 普通市售金屬陶瓷壽命和 硬質(zhì)合的 2。刀具的切削力最小，被加工材料的表面光潔度最高。 is of of of as 00 s NC a of is — 10 of of is is of of of of is to be by by to be is to be by to be by is is is to of In is to to to in of os of as a a as is on of in of ,N)as of to to at i(C,N)is 0 in i(C,N)in of of in on a of t}in i(C,N)a i(C,N)in of At is in in to i(C,N) is to to of in a i(C,N) of is is m by of a in or in On of of of on of to of a is to of so be by a of to to at 000C. It is of of It 00-}of be to of at 2300C, it be in in it is in of a of on in As in to be to Z to be in to of As it is to in is to to of of be to or r. s of is to 000 is is to as of be of of is up of (W) (C, N)， i s a in in of At a by in of 10 in 2 in on