氧化铝系陶瓷刀具简介及适用的切削速度

氧化铝系陶瓷刀具    它是以A1₂O₃为主体的陶瓷材料，其中包括纯氧化铝陶瓷、氧化铝中添加各种碳化物、氧化物、氮化物与硼化物等的组合陶瓷，以及在氧化铝中同时添加化合物与粘接金属的组合陶瓷等。纯氧化铝陶瓷，这是最早发展起来的一种陶瓷刀具材料，多呈白色。它是以纯度99.9%以上的氧化铝为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等混合成粉末经冷压或热压制成的。氧化铝的晶粒尺寸对陶瓷刀具的机械性能影响很大,现晶粒尺寸已从过去的几微米发展到现在的1~2um甚至小于1um，因而强度和硬度都有很大提高。氧化铝的纯度对陶瓷强度影响很大，纯度越高，强度越大。氧化铝陶瓷刀具最适于高速切削硬而脆金属材料，如冷硬铸铁或淬硬钢;用于大件机械零部件切削及用于高精度零件切削加工。氧化铝陶瓷刀具短、小零件、钢件断续切削及Mg、A1、Ti及Be等单质材料及其合金材料切削加工时效果较差，容易使刀具出现扩散磨损或发生剥落与崩刃等缺陷。几种氧化铝基陶瓷刀具简介如下所示。

(1)A1₂O₃-TiC陶瓷刀具。这是目前最引人注目的一种氧化物--碳化物混合陶瓷。在A1₂O₃中加入一定数量的(一般为15%~30%)的TiC可以提高陶瓷的抗弯强度及断裂韧性，提高了抗机械冲击能力，而且硬度也得以提高。氧化铝基陶瓷刀具适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的弥散相在陶瓷基体中起到了改善韧性的积极作用。在A1₂O₃中加入重量为1%左右的Zr0₂可提高断裂韧性值。试验表明A1₂O₃-Zr0,陶瓷中，Zr0₂含量为20%时的耐磨性最高，这是陶瓷的强度及断裂韧性也最大，这也进一步说明提高陶瓷的强度特性可以提高其耐磨性。

(3)A1₂O₃-SiC晶须增强陶瓷刀具在A1₂O₃基体成分中加入15%~40%SiC晶须的增强陶瓷是最近几年新开发的一种复合刀具材料。SiC晶须是一种单晶，具有一定的纤维结构，其直径小于1μm，长度10~300μm，其抗拉强度达7000MPa，抗拉弹性模量超过700GPa，热稳定性达1760℃，在这种增强陶瓷中SiC晶须的分布是很有规律的，它们牢固地与A1₂O₃晶体结为一体。SiC晶须增强陶瓷的强度及韧性、也可将导热系数提高40%，使切削温度降低。