在汽車和航空制造業(yè)，精密加工已成為一種發(fā)展趨勢，對工件表面光潔度的要求也在不斷提高。金屬陶瓷刀片在這些行業(yè)的使用量正與日俱增。為了延長金屬陶瓷刀片的壽命，關(guān)注的重點集中在如何提高其韌性和耐磨性。

為了使金屬陶瓷刀片兼具良好的韌性和耐磨性，有必要優(yōu)化其切削刃的表層和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。為此，減少表層的鈷和氮化物結(jié)合劑含量有利于提高切削刃的硬度和耐磨性。另一方面，增加表層以下內(nèi)部結(jié)構(gòu)的結(jié)合劑含量可以提高韌性，從而延長刀具壽命。通過將合金技術(shù)和燒結(jié)技術(shù)應(yīng)用于PVD涂層金屬陶瓷的制備，可以優(yōu)化其表層和內(nèi)部的結(jié)合劑含量，形成表層結(jié)合劑含量低、內(nèi)部結(jié)合劑含量高的梯度功能結(jié)構(gòu)。

與傳統(tǒng)的金屬陶瓷刀片相比，梯度功能金屬陶瓷刀片的穩(wěn)定性顯著提高，刀具壽命也更長。但與硬質(zhì)合金刀具相比，現(xiàn)有金屬陶瓷刀具的韌性和導熱性仍然略遜一籌，因此其使用范圍僅局限于斷續(xù)切削或熱沖擊條件下的切削加工。

陶瓷刀片的材料有哪些種類

陶瓷刀片材料的進展集中在提高傳統(tǒng)刀具陶瓷材料的性能、細化晶粒、組份復(fù)合化、采用涂層、改進燒結(jié)工藝和開發(fā)新品等方面，以期獲得耐高溫性能、耐磨損性能和抗崩刃性能優(yōu)異且能適應(yīng)高速精密切削加工的需求。河南超硬材料研究所把陶瓷刀具材料大致可分為氧化鋁系、氮化硅和氮化硼（立方氮化硼刀具）三大類。在金屬切削領(lǐng)域，氧化鋁陶瓷刀片和氮化硅陶瓷刀片合稱為陶瓷刀片；在無機非金屬材料學中，立方氮化硼材料歸于陶瓷材料大類。以下是三類陶瓷的特點。

（1）氮化硅（Si3N4）基陶瓷刀具：是在氮化硅基體中添加適量金屬碳化物及金屬等復(fù)合強化劑，利用復(fù)合強化效應(yīng)(又稱彌散強化效應(yīng))制成的一種陶瓷。特點是硬度高，耐磨性好，耐熱性、抗氧化性好，氮化硅與碳和金屬元素化學反應(yīng)較小，摩擦因數(shù)也較低。適宜精車，半精車，精銑或半精銑。  

（2）氮化硼陶瓷（立方氮化硼刀具）：硬度高，耐磨性，耐熱性好，好的熱穩(wěn)定性，具有良好的導熱性，較低的摩擦系數(shù)，線膨脹系數(shù)小。如華菱立方氮化硼刀具BN-S20牌號用于粗加工淬硬鋼，BN-H10牌號牌號用于高速精加工淬硬鋼，BN-K1牌號加工高硬度鑄鐵，BN-S30牌號高速切削灰口鑄鐵均比陶瓷刀片更能取得良好的經(jīng)濟效益。

（3）氧化鋁（Al2O3）基陶瓷：碳化物系陶瓷中添加Ni、Co、W等作為粘結(jié)金屬，可提高氧化鋁與碳化物的結(jié)合強度。具有良好的耐磨性、耐熱性，且其高溫化學穩(wěn)定性好，不易與鐵元素之間發(fā)生相互擴散或化學反應(yīng)，所以氧化鋁基陶瓷刀具的應(yīng)用范圍*廣，適于對鋼材、鑄鐵及其合金的高速切削加工；由于抗熱振性能提高，也可用于斷續(xù)切削條件下的銑削或刨削，但它不宜用來加工鋁合金、鈦合金和鉭合金，否則容易產(chǎn)生化學磨損。

目前，我國陶瓷刀具的發(fā)展十分迅速，研究與開發(fā)水平與國際相當。陶瓷刀具通過對陶瓷刀具材料組分、制備工藝與材料設(shè)計的研究可以在保持高硬度、高耐磨性和紅硬性的基礎(chǔ)上，極大的提高刀具材料的韌性和抗沖擊性能，制備符合現(xiàn)代切削技術(shù)使用要求的適宜材料。它實現(xiàn)以車代磨的高效“硬加工技術(shù)”及“干切削技術(shù)”，提高零件加工表面質(zhì)量。實現(xiàn)干式切削，對控制環(huán)境污染和降低制造成本有廣闊的應(yīng)用前景。

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