[01713234]高性能陶瓷刀具制造技术及应用

该项目所属学科为无机非金属基复合材料。主要研究内容是：以纳米粉体为原料，制备用于高速切削和加工高温合金及航天航空材料等难加工材料的陶瓷刀具。项目系统地研究了材料的成分、工艺对组织和性能的影响，制备出具出高性能的Al<,2>O<,3>/ZrO<,2>(3Y)系和Al<,2>O<,3>/TiCN/Ti-Ni系陶瓷刀具。该项目针对中国陶瓷刀具产品力学性能较差，质量不稳定，无法满足中国汽车制造、飞机制造、重型机械、化工设备等领域关键零、部件加工设备数控机床要求的现状，发明了Al<,2>O<,3>-Ti(C,N)-TiNi、Al<,2>O<,3>-ZrO<,2>系列的纳米陶瓷复合材料刀具。与现有的陶瓷刀具产品相比，Al<,2>O<,3>-Ti(C,N)-TiNi纳米陶瓷复合材料的抗弯强度910MPa，断裂韧性7.98MPa.m1/2，明显高于普通Al<,2>O<,3>陶瓷刀具材料（400-500MPa），有效地解决陶瓷刀具在使用过程中的崩刀问题。制备的Al<,2>O<,3>/ZrO<,2>(Y2O3)刀具材料的抗弯强度和断裂韧性分别达到825MPa、7.8MPa.m1/2，在最佳切削条件时（vc＝140m/min,ap=0.5mm,f=0.3mm/r），陶瓷刀具的耐用度为3小时，适合加工铸铁和淬硬钢的干式切削，可以实现以车削代磨削的加工工序。其强度、韧性和耐高温性能显著高于国内外普遍应用的陶瓷刀具材料。该项目已获授权国家发明专利2项，发表SCI、EI收录论文32篇。该技术2006年开始在5家企业的数控机床加工中实施推广应用，创造经济效益1.5亿元，社会效益900万元（无切削液的绿色加工，减少污染排放），产值提高18％，利税11％，对推进辽宁装备制造业配套部件的发展，加速机械加工中无冷却液的绿色环保切削；提高数控加工精度；加快刀具更新以及扩大适应范围起到重大的推进作用。