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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)展的關鍵技術。 現(xiàn)代切削技術經(jīng)過近百年的快速發(fā)展，到 20 世紀末，隨著數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)、刀具材料、涂層技術等制造技術的全面進步，達到了新的水平，使切削加工進入了高速切削的新階段，其主要技術特征表現(xiàn)為切削速度有 5～ 10 倍的提高。高速切削技術的出現(xiàn)，對制造領域又提出了高要求。一是機床本身剛性、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 削技術的發(fā)展，對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，且應用領域擴大已成為趨勢。如細顆粒硬質合金代替高速鋼，陶瓷、金屬陶瓷等又取代硬質合金，甚至用于流水線生產(chǎn)。 硬材料的應用范圍進一步擴大。采用涂層技術改變刀具性能的應用越來越廣。材料行業(yè)通過新的復合材料，適應不同的加工條件，體現(xiàn)出更好的性能。 正是各種刀具材料和切削技術的全面發(fā)展，使切削加工的不同領域 ,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)展和制造技術的進步奠定了基礎。 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。因此， ， N)金屬陶瓷成為近期各國研究的主要刀具新材料之一。 基于超細 硬質合金的使用現(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 (熱等靜壓燒結爐 (低壓燒結爐 (對高性能超細 ， N)金屬陶瓷刀具材料進行了系統(tǒng)研究。 首先針對國內(nèi)外在研究細顆粒 ， N)金屬陶瓷遇到的原料氧含量高，難以獲得優(yōu)質細顆粒 ， N)金屬陶瓷的現(xiàn)狀，分析了超細原料中氧含量高的原因。用市購平均粒度 _(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)質超細 料。 在普通金屬陶瓷的工藝的基礎上，進一步研究了 添加 成分對 細合金性能的影響。 針對超細原料比表面積大、活性高、易于團聚等特點，優(yōu)化了制備超細金 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 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散反應，這是 使超細金屬陶瓷芯、環(huán)結構變得復雜的原因之一 ;在 9000間的反應 較平緩，但從晶格常數(shù)的變化看，其反應的程度卻比普通金屬陶瓷的高 ;在 12300C 以后，反應又開始激烈， 并出現(xiàn)了脫氮反應。與不加粘結相的超細混合 料的對比研究發(fā)現(xiàn)，在較高溫度時粘結相對物相的演變起了重要作用，這些研究結果為制定有效的燒結工藝提供了依據(jù)。根據(jù)超細金屬陶瓷物相的演變規(guī)律， 修改了常規(guī)燒結普通金屬陶瓷的工藝路線。由于超細金屬陶瓷液相的提前出現(xiàn)， 必須在較低的溫度下延長燒結時間以脫除有害的吸附物和低熔點揮發(fā)物。在未 發(fā)生脫氮反應之前，采取充氮氣的辦法進行燒結。由于金屬陶瓷中液相的流動 變得困難，必須采取加壓燒結，以消除孔隙，提高超細金屬陶瓷的性能。 對超細金屬陶瓷的斷口進行了分析。統(tǒng)計分析表明 ，超細金屬陶瓷的斷裂源 主要為孔隙，同時還有少量的 等。應用鈴木壽的強度理論，計算出超細金屬陶瓷的本征強度為 5000 實測值高得多。分析表明，主要是孔隙等缺陷造成了強度下降，并指出，降低孔隙、 等缺陷將有利于金屬陶瓷強度的提高。 用高分辨率透射電鏡分析了超細金屬陶瓷和普通金屬陶瓷的微觀組織結 構。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 溶體構成， (W) (C, N)固溶體是硬質相， 溶體是粘結相。 結相中有納米硬質相析出。超細金屬陶瓷的硬質相中有位錯也有孿晶， 最后，將制得的超細金屬陶瓷刀具同市售的普通金屬陶瓷、日本超細金屬 陶瓷及 硬質合金 了對比切削試驗。結果表明，超細 屬陶 瓷的切削壽命最長，其壽命超過了日本 普通市售金屬陶瓷壽命和 硬質合的 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