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1、2015年第49卷No.23超细晶粒硬质合金刀具材料的研究进展11,22尚自河,李安海,赵军12山东滨州渤海活塞股份有限公司;山东大学摘要:评述了超细晶粒硬质合金刀具材料的应用、材料设计开发体系以及材料制备工艺的研究现状,阐述了超细晶粒硬质合金晶粒长大抑制剂的抑晶机理、棒料制备工艺以及烧结工艺方法和特点的研究进展,并对超细晶粒硬质合金刀具材料的研究发展方向性能提升途径和趋势进行了展望。关键词:超细晶粒硬质合金;刀具材料;材料设计中图分类号:TG135.5文献标志码:AResearchOverviewofUltra-fineGrainedCementedCarbideCutti
2、ngToolMaterialShangZihe,LiAnhai,ZhaoJunAbstract:Reaserchofapplication,developingsystemofmaterialdesignandpreparationofultra-finegrainedce-mentedcarbidescuttingtoolmaterialshavebeenbrieflyintroduced.Thisarticlemainlyfocusesontherecentprogressesininhibitionmechanismofcrystalgraingrowthinhibit
3、ors,barpreparationprocessandsinteringmethodsandcharacteristicsofultra-finegraincementedcarbide.Moreover,theprospectsofthedirectiontoresearchdevelopmentandapproachanddi-rectionstopromotingtheperformanceofultra-finegrainedcementedcarbidescuttingtoolmaterialsareanticipated.Keywords:ultra-fineg
4、rainedcementedcarbide;toolmaterial;materialdesign1引言2超细硬质合金刀具材料的应用现状现代高速切削加工技术对刀具材料提出了较高超细晶粒硬质合金是一种高硬度、高强度和高的要求,适用于高速加工的刀具材料应具有良好的耐磨性兼备的硬质合金,它的WC粒度一般在0.2可靠性、高的耐热性和抗热冲击性能、良好的高温力-0.5μm以下,是普通硬质合金WC粒度的几分之学性能(强度、硬度、韧度等)以及能够加工难加工一到几十分之一,具有硬质合金的高硬度和高速钢[1][5]材料和新型材料。随着我国的汽车工业、机械加的高强度。根据Hall-petch关系
5、,硬质合金中工工业的不断发展,对硬质合金刀具的需求正在快WC的晶粒尺寸越小,缺陷越小,粘接相Co的平均速递增。国际市场上各种刀具材料的刀具销售值自由程越短,则合金的硬度和强度就越高,同时韧性中,硬质合金刀具销售值占刀具总值的30%以也相应的提高。因此,超细晶粒硬质合金是实现高[2]上,硬质合金以其高硬度、高强度、高弹性模量在硬度、高强度“双高”硬质合金的有效途径。现代刀具材料中已取代高速钢成为最重要的刀具材超细纳米硬质合金及其涂层刀具已显示出在现料。研究发现,当WC晶粒小于0.5μm时,硬质合代高速切削、少/无冷却液切削和加工高温合金、钛金的抗弯强度约增加一倍多(平均由160
6、0MPa增加合金、喷涂材料、淬火钢等难加工材料的明显优势,到4000MPa),硬度也明显增加(由89HRA增加到被广泛应用于现代制造业的各个领域。现已被制成94HRA),耐磨性能大幅度提高。超细晶粒硬质合棒状刀具,如加工集成电路板的微型钻头、点阵打印金可以满足现代各种加工业以及特种应用领域对新机打印针头、整体孔加工刀具、铣刀、牙钻、木工工具材料性能的更高要求,大大推进硬质合金及其应用和精密模具等。领域的技术进步和产业发展水平。因此,开发高性超细晶粒WC硬质合金由于晶粒细化(WC平能超细晶粒硬质合金目前仍是硬质合金刀具材料研均粒度≤0.5μm,纳米晶粒硬质合金中WC平均粒[3,
7、4]究的热点。度≤50nm),作刀具可以磨出精度极高、极锋利的切削刀具和刀尖圆弧半径,可大大提高刀具材料的强度和综合力学性能,可以制作大前角、小进给量和小基金项目:中国博士后科学基金(2014M551898);山东大学基本科吃刀量的精细刀具,如小直径立铣刀、小铰刀等,目研业务经费资助项目(2014GN013)[6]收稿日期:2014年5月前主要用作整体式刀具。另外,也发展了类金刚4工具技术[7][2]石碳涂层DLC、超硬涂层如CBN、氮化碳路如图1所示。[8][7](CN)和多晶氮化物“超点阵涂层”等新
