Al2O3-20%TiB2/Al2O3-20%TiC對稱型疊層陶瓷刀具的切削性能

周 文，周后明，陳 聞

（湘潭大學機械工程學院，湘潭411105）

0 引 言

陶瓷刀具具有硬度高、化學穩定性好以及耐磨損、耐腐蝕、抗氧化能力強等諸多優點，可以高效加工傳統刀具不能加工的超硬材料，可實現“以車代磨”。陶瓷刀具的最佳切削速度比硬質合金刀具的高2～4倍，可大大提高切削加工的生產效率［1-4］，但其耐磨性、耐熱性和斷裂韌性還有待進一步提高，常用的方法是在其表面制備涂層，但由于涂層很薄，一旦被破壞就很難修復。若使用其它性能優異的刀具代替，則將會導致生產成本增加，而且會造成不必要的浪費。

疊層功能材料是20世紀80年代中后期提出和發展起來的一種組分、結構和性能均呈連續性變化的新型復合材料［5-9］，它由層材料以及層與層的結合界面兩部分組成，其性能主要與各層材料的性能以及 結 合 界 面 的 性 能 有 關［10-11］。Amateau［12］和Scuor等［13］從表層材料產生殘余壓應力方面考慮分別制備出了Al2O3＋Al2O3/TiC對稱型疊層陶瓷刀具和Al2O3＋Al2O3/ZrO2疊層陶瓷刀具，進行切削試驗后發現，殘余壓應力的存在有抑制前刀面磨損和崩刃的作用；段振興等［10］從層間材料性能差距方面考慮制備出了 Al2O3/（W，Ti）C＋Al2O3/TiC疊層陶瓷刀具，其力學性能得以明顯改善；鄭光明［14］和李艷征［15］從納米材料方面考慮分別制備出了Sialon-Si3N4系梯度納米復合陶瓷刀具材料和具有高抗熱震性能的梯度納米復合陶瓷刀具材料，但納米材料生產成本較高，適合加工難加工的材料。在保證表層形成殘余壓應力和層間性能相差不大的前提下，制備表層為復合耐磨材料的疊層陶瓷刀具的研究還較少見。……