Research and Development of Ceramic Cutting Tools in China

The research and development of various classes of ceramic cutting tools in China are described,because manufacturing efficiency is fundamental to the growth of China's economy.

氮化硅陶瓷球面滚子的研制

试制不同烧结助剂含量的氮化硅陶瓷球面滚子,分析其材料性能;制备氮化硅陶瓷球面滚子装混合调心滚子轴承,并进行性能试验。结果表明:通过粉料处理技术和工艺的优化及控制,能够实现低烧结助剂含量的Si3N4陶瓷制备。陶瓷材料烧结助剂含量较低时,其硬度高,相同致密度的情况下陶瓷滚子的密度低。与钢制滚子轴承相比,混合调心滚子轴承在运转过程中轴承温升相对较小。

放电等离子烧结Si_(3)N_(4)/MWCNTs陶瓷刀具材料性能研究

氮化硅陶瓷刀具以其优良的红硬性和导热性成为切削镍基高温合金的理想刀具材料之一。本文利用放电等离子烧结(SPS)方式制备Si_(3)N_(4)/MWCNTs复合陶瓷材料,分析烧结温度(1550℃、1600℃)与多壁碳纳米管(MWCNTs)添加量(0~1.5 wt%)对其性能的影响。实验结果表明:增大MWCNTs添加量有助于提升β-Si_(3)N_(4)的转化率,降低复合材料摩擦系数;在1600℃烧结温度下,添加1 wt%的MWCNTs可使摩擦系数减小16.7%,有利于降低切削热,减少刀具磨损,延长刀具使用寿命。

热压烧结氮化硅陶瓷的力学性能研究

采用Y2O3-La2O3和LiF-MgO-SiO22组烧结助剂,通过短切碳纤维增韧的方法,热压烧结制备了氮化硅陶瓷,并对所得氮化硅陶瓷的相组成、微观结构和力学性能进行了分析和讨论。结果表明:长柱状β-Si3N4晶粒有利于提高材料的力学性能;加入纤维不仅不能使材料的抗弯强度提高,反而有所下降,其原因是在高温制备过程中,碳纤维与氧发生反应,在氮化硅陶瓷中产生的缺陷所致。但是加入碳纤维能够提高氮化硅陶瓷的断裂韧性,其原因是碳纤维与氧反应形成的缺陷,使裂纹在断裂过程发生了偏转。

氮化硅基陶瓷刀具材料的研究现状

本文对Si3N4 基陶瓷刀具材料的力学性能、增韧补强机理、助烧剂的选择及烧结工艺作了较详细的概述。

稀释剂含量对自蔓延高温合成Si_3N_4-SiC-TiN陶瓷的影响

以TiSi2和SiC为原料,利用自蔓延高温合成(self-propagation high-temperature synthesis,SHS)方法合成直径为24mm的Si3N4-SiC-TiN陶瓷。通过理论计算和实验研究了不同孔隙率压坯中稀释剂SiC含量对反应物TiSi2转化率的影响。结果表明:SiC在一定范围内增加有利于TiSi2的氮化, 且含40%(质量分数,下同)SiC和50％SiC的压坯在燃烧合成过程中发生了SiC的氮化反应。压坯孔隙率为50%(体积分数,下同)时,反应物TiSi2 氮化充分,最终产物为Si3N4-SiC-TiN。孔隙率为45%,含量为30％SiC和40％SiC压坯的合成产物中残留游离Si,50％SIC压坯的合成产物中未发现游离Si。在稀释剂含量为35％SiC,氮气压力为150 MPa条件下,所得的Si3N4-SiC-TiN复相陶瓷抗弯强度达430 MPa,断裂韧性为3．6 MPa·m1/2。

SiC晶须增韧Al_2O_3陶瓷刀具材料的增韧特性及其对刀具破损的影响

在微观结构研究的基础上,分析了SiC晶须增韧Al_2O_3陶瓷刀具材料的增韧特性和机理。由于受热压过程的影响而造成晶须在基体中定向排布于垂直热压轴方向的平面中,因此不同方向的增韧效果有所差异,而且选取不同平面作为刀具前刀面时在切削中抗破损能力亦不同。研究表明,断续切削时,由于刀头內应力分布的影响,选用平行于热压轴方向的平面作为前刀面将使其获得更高的抗破损能力。

氮化硅陶瓷刀具的性能及其应用

氮化硅陶瓷是一种新型刀具材料,其优良的切削性能解决了超硬材料的加工难题。氮化硅陶瓷刀具的使用提高了生产效率,降低了加工成本,有着广泛的应用前景。本文介绍了氮化硅陶瓷刀具的切削性能、切削用量的选择及其应用。

Si3N4/TiC纳米复合陶瓷刀具材料氧化行为

在微米Si_3N_4基体中加入纳米Si_3N_4及TiC颗粒,以Al_2O_3和Y_2O_3作为助烧结剂,通过热压烧结制备了Si_3N_4/TiC纳米复合陶瓷刀具材料,研究了该材料在800～1250℃时的氧化行为。结果表明:该类材料的氧化特性符合抛物线规律;随TiC含量的增加,材料的抗氧化性能降低。由氧化后样品的X射线衍射谱分析可知:氧化表面生成SiO_2和TiO_2,表面仅余微量的Si_3N_4和TiC成分,表明经1250℃,100 h氧化后,样品表面几乎被氧化物覆盖。Si_3N_/TiC(含有10%纳米Si_3N_4和15%TIC,质量分数)纳米复合材料在经过900℃,100h氧化后,其强度无明显下降;但经过1 000℃,100h的氧化后,材料的强度已经降至氧化前的41%。扫描电镜观察表明裂纹的生成及扩展是引起强度降低的主要原因。

氮化硅陶瓷韧化的研究与进展

本文阐述了氮化硅陶瓷的增韧补强的研究与进展 ,对氮化硅的几种常见增韧补强的途径如弥散增韧、纤维增韧、相变增韧、自增韧、层状复合增韧作了评述 。

稀土Lu_2O_3增强氮化硅陶瓷的结构与性能

以稀土氧化物Lu2O3作为单一添加剂,研究在热处理过程中,稀土氧化物对氮化硅在粉体状态下相变的影响。指出氮化硅粉体的α→β相变率与稀土氧化物的添加量、粉体的热处理温度之间的关系。发现热处理温度在1650℃以下时,氮化硅粉体的相变率随着添加剂含量的异常变化。以上述制备的β-氮化硅晶种,在不进行化学处理的情况下直接用于氮化硅陶瓷的增韧,使得所制备的氮化硅陶瓷在保持原有的室温强度基本不变的情况下,断裂韧性得到大幅度提高。在此体系中研究了β-氮化硅晶种的增韧效果及机制。分析了晶粒尺寸及其分布与氮化硅陶瓷性能及显微结构之间的关系。研究表明:以Lu2O3为单一添加剂的自增韧氮化硅陶瓷,晶种的加入使材料在保持强度的同时,断裂韧性提高了10%～20%。

氮化硅陶瓷的制备及性能研究进展

氮化硅陶瓷是一种具有广阔发展前景的高温、高强度结构陶瓷,它具有强度高、抗热震稳定性好、疲劳韧性高、室温抗弯强度高、耐磨、抗氧化、耐腐蚀性能好等高性能,已被广泛应用于各行业。本文介绍了氮化硅陶瓷的基本性质,综述了氮化硅陶瓷的制备工艺和提高其高温性能的方法以及增韧的途径,并展望了氮化硅陶瓷的发展前景。

含三元烧结助剂的氮化硅陶瓷刀具切削性能研究

利用三元烧结助剂MgO-Lu_2O_3-Re_2O_3(Re代表La、Gd、Er、Yb)对Si_3N_4陶瓷粉体进行热压烧结制成刀具,对一部分SN-Lu Yb样品再进行热处理,以使Si_3N_4陶瓷晶间玻璃相转变为结晶相。对以上所有样品进行断裂韧性、维氏硬度和XRD测试,然后在同工况下切削铸铁HT250。采用SEM和EDS分析切削后刀具的磨损表面形貌和元素成分。研究表明,利用三元烧结助剂MgO-Lu_2O_3-Re_2O_3烧结制备的Si_3N_4陶瓷样品完全满足切削刀具的使用要求,在切削铸铁HT250实验中,刀具磨损形式主要为磨粒磨损和粘结磨损,所有样品的切削寿命均超过了进口同型号Si_3N_4刀具,另外,经过热处理的SN-LuYb的切削寿命大幅提高了137%,说明晶间第二相对Si_3N_4陶瓷的抗磨损能力有决定性影响。

氮化硅陶瓷刀具在超硬材料加工中的应用

介绍了氮化硅陶瓷刀具的切削性能、切削用量的选择和在超硬材料加工中的应用。氮化硅陶瓷刀具以其优良的切削性能解决了超硬材料难加工的问题,其使用大大降低了加工成本,有着广泛的应用前景。

燃烧合成大尺寸Si_3N_4陶瓷的研究

研究了大尺寸Ｓｉ粉坯在高压氮气中的燃烧行为，通过调整工艺参数，获得了完全氮化的Ｓｉ３Ｎ４陶瓷多孔坯体。研究表明，“后燃烧氮化”是大尺寸试样中部得以氮化完全的主要原因，并提出了燃烧合成Ｓｉ３Ｎ４的燃烧波区结构模型。

自增韧氮化硅陶瓷刀具切削性能的研究

作者研究了自增韧陶瓷刀具ML切削铸铁和淬硬钢的切削性能 ,发现其是一种适合连续切削铸铁与淬硬钢。

自增韧氮化硅及其陶瓷轧辊制备技术的研究

介绍近年来氮化硅陶瓷的研究进展,分析、介绍采用自增韧氮化硅材料制备陶瓷轧辊的技术和应用前景。

氮化硅陶瓷刀具的应用研究

介绍了氮化硅陶瓷刀具的切削性能、切削用量的选择及其应用。氮化硅陶瓷是一种新型刀具材料,其优良的切削性能解决了超硬材料的加工难题,提高了生产效率,降低了加工成本。

氮化硅陶瓷刀具的性能研究

氮化硅陶瓷刀具的使用提高了生产效率,降低了加工成本,有着广泛的应用前景。介绍了氮化硅陶瓷刀具的切削性能、切削用量的选择及其应用。氮化硅陶瓷是一种新型刀具材料,其优良的切削性能解决了超硬材料的加工难题。