Ti（C，N）基金属陶瓷刀具材料的性能影响因素.pdf

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1、2014年9月重庆文理学院学报Sep.，2014第33卷第5期JournalofChongqingUniversityofArtsandSciencesVol.33No.5T（iC，N）基金属陶瓷刀具材料的性能影响因素1，22，32，3张茜，刘兵，陈慧（1.重庆理工大学材料科学与工程学院，重庆巴南400054；2.重庆市粉末冶金工程技术研究中心，重庆永川402160；3.重庆市高校微纳米材料工程与技术重点实验室，重庆永川402160）［摘要］T（iC，N）基金属陶瓷刀具材料具有优异的切削性能，是现代高速高效切削刀具开发的主要材

2、料之一.材料的组元、微观结构及其制备工艺是影响刀具切削性能的主要因素.本文综合概括分析了这些因素对刀具性能的影响机制以及它们之间的内在作用机理，并且对新型T（iC，N）基金属陶瓷刀具材料的重点研究方向进行阐述.［关键词］T（iC，N）；金属陶瓷；刀具；性能［中图分类号］TG148［文献标志码］A［文章编号］1673-8004（2014）05-0005-06现代加工技术对切削刀具的要求越来越高，相、黏结相和添加剂，其中硬质相为T（iC，N），黏［3］刀具材料的改进和开发也越来越重要.T（iC，N）结相为Co/Ni（/Co+Ni）

3、，添加剂主要有WC、基金属陶瓷材料是在20世纪70年代出现的新MoC等.2［1］型工具材料，它在高速切削条件下显示出很好1.1黏结相对材料性能的影响的红硬性、耐磨性、耐热性和优异的抗月牙洼磨黏结相含量对材料性能有很大的影响，当其损能力.T（iC，N）基金属陶瓷具有与普通陶瓷相含量增加时，材料的断裂韧性提高，但是硬度下近的硬度和耐热性，但抗弯强度及断裂韧性更降.［2］高.因此，T（iC，N）基金属陶瓷是对钢材进行在以Ni作为黏结相的T（iC，N）基金属陶瓷高速加工和半精加工较为理想的刀具材料.中，随着Ni的含量逐渐降低，黏结相的

4、体积分数T（iC，N）基金属陶瓷可制成微型可转位刀也逐渐降低，硬质相的体积分数增加，使材料的片，用于精镗孔、精孔加工及“以车代磨”等精加硬度提高，抗弯强度下降；但含Ni量达到一定水工和半精加工领域；其功能填补了传统WC-Co平后，材料硬度反而下降.用Co部分代替Ni后，系硬质合金与Al2O3陶瓷刀具之间的空白，是一材料的强度提高，硬度基本不变，可以通过改变种具有广泛应用前景的刀具材料，也是目前各国［4］刀具新材料的研究热点之一.Co的含量来调整金属陶瓷的力学性能.1.2添加剂对材料性能的影响1材料的基本组元及其作用T（iC，N

5、）基金属陶瓷中添加剂所起的主要T（iC，N）基金属陶瓷的主要组元包括硬质作用有以下几个方面：［收稿日期］2014-03-05［基金项目］重庆市自然科学基金项目（CSTC2012JJYS0003）；重庆文理学院人才引进项目（R2012CJ16）；重庆文理学院重点项目（Z2012CJ19）；重庆文理学院研究生科研项目（M2013ME09）.［作者简介］张茜（1990-），女，四川泸州人，硕士，主要从事金属功能材料方面的研究.［通讯作者］刘兵（1978-），男，讲师，博士，主要从事金属功能材料与失效分析方面的研究.5（1）改善润湿性

6、表1T（iC，N）基金属陶瓷中主要添加剂的弹性模量T（iC，N）金属陶瓷的烧结温度超过了黏结添加剂弹性模量/GPa相的熔点，属于液相烧结.在烧结过程中黏结相（Ti，Mo/W）（C，N）450与硬质相的润湿性直接影响到材料的力学性能.Ni对T（iC，N）的润湿性很差，它的润湿角大于（Ti，Mo/W，Nb，Ta）（C，N）41090°，不利于材料的烧结致密化过程.在金属陶瓷TiN590基体中添加Mo元素后，Mo向T（iC，N）颗粒扩WC720散并取代其中的Ti，形成固溶相，使Ni与T（iC，N）的润湿角减小，研究表明，润湿角可以N

7、bC580［5］减小为0°.因此，在制备过程中通常添加一定TaC560量的Mo或MoC以改善Ni（/Co+Ni）对硬质相2MoC540的润湿性.2（2）细化晶粒SiC450细化硬质相晶粒有利于提高金属陶瓷的强TiC470［6］度、硬度和韧性等.添加Mo元素后形成的固VC430溶体不仅改善了硬质相和黏结相之间的润湿性，还可以减少硬质相晶粒间的接触，抑制硬质相晶ZrC400粒在烧结过程中长大，从而使金属陶瓷的断裂韧性提高.提高材料韧性的方法主要有晶须增韧、纤维向金属陶瓷中添加一定量的WC，可以促进增韧、纳米颗粒增韧等.环形相的形成

8、，并在环形相中富集，抑制晶须增韧主要是在金属陶瓷中添加SiC晶［11］T（iC，N）晶粒的长大，从而达到细化晶粒的目须来提高材料的强韧性.瞿峻等在T（iC，N）［7］的；但WC的量过多时，使环形相的厚度增加，基金属陶瓷中添加SiC晶须对其进行增韧.结果材料的脆性也相应增加.在