隨著材料科學(xué)及刀具工藝的發(fā)展，具有高強(qiáng)度、高硬度、耐磨、耐腐蝕、耐高溫等性能的陶瓷材料已經(jīng)成為新一代高性能刀具的主要原材料，除了應(yīng)用于食器、裝飾上以外，在工業(yè)發(fā)展中也起著十分重要的作用。

陶瓷刀具（來源：ngkntk.com）

在這些陶瓷刀具中，氧化鋁(Al₂O₃)刀具是被應(yīng)用得很廣的一類，具有物美價(jià)廉的優(yōu)勢(shì)，被大量應(yīng)用于硬材料切割、高速鋼切割、超高速切割等一些難加工材料的切割。由于氧化鋁陶瓷刀具的最佳切削速度比一般的硬質(zhì)合金刀具高，因此可大幅提高對(duì)不同材料的切削效率。

各類型的氧化鋁基陶瓷刀具

不過就像做菜一樣，調(diào)味不一樣時(shí)成品出來的效果也會(huì)大不同。通過對(duì)粉體配方的調(diào)整，氧化鋁刀具其實(shí)也有很多種玩法！

1、白陶瓷

當(dāng)Al₂O₃基陶瓷中的雜質(zhì)含量不足0.1%時(shí)，稱為白陶瓷，它的純度比較高，其中雜質(zhì)的成分多為氧化鎂或者是氧化鈦等，它的耐磨性非常好，主要應(yīng)用于高速切削灰鑄鐵等材料，然而，它的強(qiáng)度很低，韌性以及抗熱性能都比較差。

來源：ntkcuttingtools.com

為了提高韌性，一是可以通過制備出粒徑尺寸在100 am以下的單分散α-Al₂O₃納米粉，利用納米氧化鋁的高活性，采用先進(jìn)的燒結(jié)技術(shù)在較低的制備溫度得到細(xì)晶氧化鋁陶瓷；二是在純Al₂O₃陶瓷中添加ZrO₂作為燒結(jié)助劑來提高它的斷裂韌性。這些技術(shù)都可以彌補(bǔ)原先氧化鋁陶瓷的不足，提高它的切削性能和耐用度。

不過也因?yàn)榧傾l₂O₃陶瓷刀具高溫性能、耐磨損性較好，但抗彎強(qiáng)度較低、抗抗沖擊能力差的特點(diǎn)，目前它越來越多地被各種復(fù)合Al₂O₃陶瓷刀具所替代。

2、黑陶瓷

當(dāng)Al₂O₃基陶瓷中的其他物質(zhì)的含量達(dá)到20%~30%時(shí)，因其顏色多為黑色而被稱為黑陶瓷，其他物質(zhì)的成分多數(shù)為碳化鈦(TiC)，一般和Al₂O₃經(jīng)過加熱壓制而成，形成復(fù)合陶瓷。

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由于添加了碳化鈦，所以這種復(fù)合陶瓷的硬度要比白陶瓷的硬度大，它的強(qiáng)度、耐磨性以及熱硬性都比白陶瓷要好，即使在高溫下也能抑制因熱量引起的刀尖變形。充分利用這個(gè)性質(zhì)，可進(jìn)行高硬度材料（高強(qiáng)度鋼等，最高至HRC65）的高速精加工。

3、金屬陶瓷

在黑陶瓷中加入微量的鎳或是鉬等金屬，經(jīng)過加熱壓制處理而形成的陶瓷叫做金屬陶瓷。金屬陶瓷的抗彎性以及剛度都比較強(qiáng)，主要應(yīng)用于切削調(diào)制合金鋼，它的切削速度以及刀具的使用壽命都比一般的刀具要強(qiáng)，并且因?yàn)榻饘偬沾芍泻猩倭康慕饘俪煞郑瑥亩梢垣@得較細(xì)的表面質(zhì)量。

4、晶須增強(qiáng)陶瓷

晶須增強(qiáng)陶瓷是最近發(fā)展起來的一類陶瓷材料，這類材料中大多含有線狀的碳化硅纖維，在Al₂O₃陶瓷中添加了碳化硅纖維以后，陶瓷的耐磨性以及強(qiáng)度都會(huì)有所提高，并且它的斷裂韌性是以前的陶瓷斷裂韌性的二倍。研究發(fā)現(xiàn)，采用SiC晶須增韌的氧化鋁陶瓷刀具材料的斷裂韌度可達(dá)8.10MPa·m^1/2，而采用TiC、TiN以及SiC等第二相顆粒彌散增韌時(shí)的斷裂韌度一般很難達(dá)到7MPa·m^1/2以上。

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由于添加SiC晶須能夠有效提高氧化鋁陶瓷刀具材料的斷裂韌度、抗彎強(qiáng)度和硬度，因此從20世紀(jì)80年代開始，隨著SiC晶須商業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，國內(nèi)外各種牌號(hào)的SiC晶須增韌氧化鋁陶瓷刀具材料也得以研制成功并投入使用，目前主要應(yīng)用于切削淬火鋼以及工具鋼等。

總結(jié)

不看不知道，原來單純氧化鋁一種材料在刀具上就有這么多的玩法。不過隨著陶瓷材料不斷深入的研究與開發(fā)，陶瓷刀具在金屬切削加工業(yè)中的應(yīng)用還會(huì)不斷地?cái)U(kuò)展。為了滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)制造業(yè)發(fā)展的需要，一定還會(huì)有更多性能更加優(yōu)良的陶瓷復(fù)合材料刀具問世，就讓我們拭目以待。

粉體圈

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