陶瓷材料在機械工程中的應(yīng)用（多圖）

隨著陶瓷材料科學的不斷發(fā)展，陶瓷材料的應(yīng)用越來越廣泛，下面就由科眾陶瓷廠來為大家介紹陶瓷材料在機械工程中的應(yīng)用。
 

氧化鋁陶瓷管

1.用陶瓷材料制造切削刀具

在金屬材料機械加工中，切削加工是最基本、最可靠的精密加工手段，刀具材料的性能對切削加工效率、精度、表面質(zhì)量、刀具壽命有著決定性的影響。在現(xiàn)代切削加工中，陶瓷刀具材料以其優(yōu)異的耐熱性、耐磨性和化學穩(wěn)定性，在高速切削領(lǐng)域和切削難加工材料方面扮演著越來越重要的角色。陶瓷刀具材料主要包括氧化鋁、氮化硅及賽隆系列。其他陶瓷材料，例如氧化鋯陶瓷、硼化鈦陶瓷等作為刀具材料也有使用。
 

氧化鋯陶瓷棒

1.1氧化鋁系列

純的氧化鋁陶瓷含Al203, 99%以上，強度低，抗熱震性及斷裂韌性較差，切削時易崩刃，故沒有廣泛使用。碳化物、氮化物和硼化物材料具有很高的強度和硬度，可以作為Al203，陶瓷中的增強相。這類物質(zhì)包括TiC、TiN、TGB2、Ti（CN）、WC、ZrC等。采用重復熱壓工藝制備Al2O3，-TG（CN）刀具材料，抗彎強度可達820MPa，維氏硬度20.4GPa。

切削試驗表明：此種材料適合連續(xù)切削鑄鐵和硬化鋼，尤其適合間歇切削硬化鋼。晶須是一種廣泛使用的增強增韌陶瓷材料，增強Al203，使用的主要是SiC、Si3N4。晶須。SiC晶須在Al2O3，基體中起加強棒的作用，并使應(yīng)力在基體內(nèi)分散。這種陶瓷刀具斷裂韌性、強度和硬度都比較高，非常適合加工鎳基耐熱合金及較低的切削速度加工各種鑄鐵和非金屬脆性材料。Si,N晶須加入到Al2O3，基體中可以提高陶瓷的抗熱沖擊性，適合切削鎳鉻鐵耐熱合金材料。

氧化鋯相變增韌是一種廣泛使用的增韌工藝。在Al2O3材料中加入15%部分穩(wěn)定的氧化錯，1550℃真空燒結(jié)2h，制備出Zr02-Al2O3復合材料，抗彎強度可達884MPa。這類陶瓷刀具具有較好的韌性和抗熱沖擊性，但耐磨性較差，主要用于鑄鐵和合金的粗加工。

1.2氮化硅系列

氮化硅材料是在氧化鋁材料以后出現(xiàn)的一種刀具材料。它比氧化鋁材料的強度和斷裂韌性高，其抗彎強度一般可達900~1000MPa，斷裂韌性5~7MPa.m2，硬度91~93HRA，耐熱性可達1300~1400℃，不易產(chǎn)生裂紋，可以獲得穩(wěn)定的使用壽命。采用熱壓自增韌的方法可以進一步提高氮化硅陶瓷的強度和韌性，即控制燒結(jié)過程，使一部分氮化硅晶粒發(fā)育成具有較大長徑比的棒狀晶粒（晶粒的長徑比可達3~8），從而獲得類似于晶須增韌的效果。這種自增韌陶瓷刀具是一種適合切削冷硬鑄鐵和淬硬鋼的刀具材料，特別適合于斷續(xù)切削。

在氮化硅基體中添加適量金屬碳化物等復合強化劑，利用復合強化效應(yīng)制成的氮化硅復合陶瓷，其性能比熱壓氮化硅陶瓷優(yōu)越得多。在Si3N4,中添加A203、Y203、TiC、TiN和MgO等成分，可以采用冷壓燒結(jié)而降低成本。β-賽隆就是在Si3N4中加入Al2O3燒結(jié)而成，兼有Al2O3和Si3N4的特性，其熱硬性比硬質(zhì)合金和Al2O3都高，刀尖溫度高于1000℃時仍可高速切削。其最大特點是可提高切削速度，加大進給量，提高金屬切削率，延長刀具壽命。