仿生疊層陶瓷刀具的研究現(xiàn)狀與發(fā)展

陳 聞，周后明，鄧建新，周 文

（湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湘潭411105）

0 引 言

陶瓷材料因具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損以及密度小等諸多優(yōu)點(diǎn)，在能源、石油、化工、冶金、機(jī)械和航天航空等領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。而采用特種陶瓷材料制成的陶瓷刀具，可以高效加工傳統(tǒng)刀具不能加工的材料，甚至可以實(shí)現(xiàn)“以車代磨”。制備陶瓷刀具材料的主要原料是地殼中最豐富的元素，因此，研究開(kāi)發(fā)并推廣應(yīng)用新型陶瓷刀具，對(duì)提高生產(chǎn)率、降低加工成本、節(jié)省貴重金屬具有十分重要的意義。

現(xiàn)代切削技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是高速化、精密化和自動(dòng)化，這就要求切削刀具必須十分可靠。陶瓷刀具材料屬于典型的脆性材料，對(duì)缺陷十分敏感，其可靠性和可重復(fù)性差，這使得其在工程應(yīng)用中受到了很大限制。因此，改善陶瓷刀具的韌性，提高其切削加工時(shí)的可靠性是陶瓷材料和切削加工領(lǐng)域的研究重點(diǎn)［1-2］。近年來(lái)陶瓷刀具材料的增韌補(bǔ)強(qiáng)取得了一些進(jìn)展，各國(guó)學(xué)者提出了多種增韌補(bǔ)強(qiáng)理論，如：顆粒增韌、相變?cè)鲰g和晶須增韌等。其中顆粒彌散增韌陶瓷刀具的應(yīng)用較多，但其增韌幅度十分有限；相變?cè)鲰g陶瓷刀具的增韌效果受切削溫度的影響較大；而晶須尺寸較小、增韌效果有限，且對(duì)人體有害，故晶須增韌方法未能得到廣泛應(yīng)用。所以研發(fā)新的陶瓷刀具材料增韌補(bǔ)強(qiáng)的方法，具有重要的應(yīng)用前景。

貝殼等天然生物材料具有良好的強(qiáng)韌性，這與其獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。……