仿生叠层陶瓷刀具的研究现状与发展.pdf

《仿生叠层陶瓷刀具的研究现状与发展.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第37卷第9期械工程材料Vo1．37No．92013年9月forMechanicalEngineeringSep．2013仿生叠层陶瓷刀具的研究现状与发展陈闻，周后明，邓建新，周文(湘潭大学机械工程学院，湘潭4111O5)摘要：仿生叠层是近几年发展起来的陶瓷增强、增韧新技术，采用该技术制备的仿生叠层陶瓷刀具是模拟自然界中贝壳等生物材料的结构进行设计的。主要评述了Al0。体系、SiC体系、Si。N体系等三种仿生叠层陶瓷复合材料的国内外研究现状，并介绍了仿生叠层陶瓷材料在刀具中的应用以及刀具的性能，最后指出了当前存在问题和今后的发展趋势。关键词：陶

2、瓷刀具；仿生设计；叠层中图分类号：TG729；TG506文献标志码：A文章编号：1000—3738(2013)09—0001—05ResearchStatusandDevelopmentofBiomimeticLaminatedCeramicCuttingToolsCHENWen，ZH0UHou-ming，DENGJian-xin，ZHOUWen(SchoolofMechanicalEngineering，XiangtanUniversity，Xiangtan411105，China)Abstract：Bioniclaminationisane

3、wkindoftechnologytoimprovestrengthandtoughnessofceramicinrecentyears．Bioniclaminatedceramictoolspreparedbythetechnologyaredesignedbysimitatingthestructureofbiomaterialsinnature，suchasshel1．ThestatusofthreekindsofbiomimeticlaminatedceramiccompositesofA12()_{system，SiCsysteman

4、dSi3N4systemathomelandandabroadareviewed，andtheapplicationofbiomimeticlaminatedceramiccompositesintoolsandthetoolSperformancealsoareintroduced．Atlast，itispointedthatthequestionsatpresentanddevelopmenttrendsinfuture．Keywords：ceramictool；bionicsdesign；lamination具材料属于典型的脆性材料，对缺

5、陷十分敏感，其可0引言靠性和可重复性差，这使得其在工程应用中受到了陶瓷材料因具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损以及密很大限制。因此，改善陶瓷刀具的韧性，提高其切削度小等诸多优点，在能源、石油、化工、冶金、机械和加工时的可靠性是陶瓷材料和切削加工领域的研究航天航空等领域都有着广阔的应用前景。而采用特重点l1]。近年来陶瓷刀具材料的增韧补强取得了种陶瓷材料制成的陶瓷刀具，可以高效加工传统刀一些进展，各国学者提出了多种增韧补强理论，如：具不能加工的材料，甚至可以实现“以车代磨”。制颗粒增韧、相变增韧和晶须增韧等。其中颗粒弥散备陶瓷刀具材料的主要原料是地壳中最

6、丰富的元增韧陶瓷刀具的应用较多，但其增韧幅度十分有限；素，因此，研究开发并推广应用新型陶瓷刀具，对提相变增韧陶瓷刀具的增韧效果受切削温度的影响较高生产率、降低加工成本、节省贵重金属具有十分重大；而晶须尺寸较小、增韧效果有限，且对人体有害，要的意义。故晶须增韧方法未能得到广泛应用。所以研发新的现代切削技术的发展趋势是高速化、精密化和陶瓷刀具材料增韧补强的方法，具有重要的应用自动化，这就要求切削刀具必须十分可靠。陶瓷刀前景。贝壳等天然生物材料具有良好的强韧性，这与收稿日期：2012-09—13；修订日期：20121021其独特的微观结构密切相关。贝

7、壳的珍珠层由高硬基金项目：湖南省科技计划项目(2011FJ3231)；湖南省自然科学基度的纹石片叠层累积组成，纹石片间存在韧性非常金资助项目(12JJ3054)好的有机质层，它们之间的界面对裂纹扩展具有偏作者简介：陈闻(1986一)，男，湖南衡阳人，硕士研究生。导师：周后明副教授转作用，能使裂纹从应力状态有利的方向转向不利·1。陈闻，等：仿生叠层陶瓷刀具的研究现状与发展1．2SiC体系仿生叠层陶瓷复合材料2仿生叠层陶瓷复合材料在刀具中的应用对SiC体系仿生叠层陶瓷复合材料的研究进行得较早，1990年，Clegg等]以SiC为硬层、石墨为用特种陶

8、瓷材料做成的陶瓷刀具具有高的硬度软层，制备了SiC／C叠层复合材料，他们发现层状以及良好的耐磨性、耐热性和化学稳定性等优点，因结构能有效提高SiC陶瓷