隨著材料工業(yè)及精密機械工業(yè)的發(fā)展,精密切削、超精密切削和難切削材料使用的增多,超硬
刀具材料的應用日益廣泛。超硬材料刀具具有工效高、使用壽命長和加工質量好等特點,過去主要用于精加工,近幾年來由于改進了人造超硬刀具材料的生產工藝,控制了原料純度和晶粒尺寸,采用了復合材料和熱壓工藝等,應用范圍不斷擴大,除適于一般的精加工和半精加工外,還可用于粗加工,被國際上公認為是當代提高生產率最有希望的刀具材料之一。利用超硬材料加工鋼、鑄鐵、有色
金屬及其合金等零件,其切削速度可比硬質合金高一個數(shù)量級,刀具壽命可比硬質合金高幾十、甚至幾百倍。同時它的出現(xiàn),還使傳統(tǒng)的工藝概念發(fā)生變化,利用超硬刀具常常可直接以車、銑代磨(或拋光),對淬硬零件加工,可用單一工序代替多道工序,大大縮短工藝流程。
?M^t4nj H%]ch6C 超硬刀具材料發(fā)展概況
QEa=!O 6^;!9$G|D* 超硬刀具材料是指天然金剛石及硬度、性能與之相近的人造金剛石和CBN(立方氮化硼)。由于天然金剛石價格比較昂貴,所以生產上大多采用人造聚晶金剛石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN),以及它們的復合材料。
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c_ 早在50年代,美國就利用人造金剛石微粉和人造CBN微粉在高溫、高壓、觸媒和結合劑的作用下燒結成尺寸較大的聚晶塊作為刀具材料。之后,南非戴比爾(DeBeers)公司、前蘇聯(lián)和日本也相繼研制成功。70年代初又推出了金剛石或CBN和硬質合金的復合片,它們是在硬質合金基體上燒結或壓制一層0.5mm~1mm的PCD或PCBN而成,從而解決了超硬刀具材料抗彎強度低、鑲焊困難等問題,使超硬刀具的應用進入實用階段。目前,又出現(xiàn)了人工合成大單晶金剛石,以及用CVD(化學氣相沉積)法制出的金剛石
薄膜涂層和金剛石厚膜等功能性材料,大大拓寬了超硬刀具材料的應用領域。
mC92J@m/L! NCt sx /C 我國超硬刀具材料的研究與應用開始于70年代,并于1970年在貴陽建造了我國第一座超硬材料及制品的專業(yè)生產廠——第六砂輪廠,從1970~1990年整整20年中,超硬材料年產量僅從46萬克拉增至3500萬克拉。90年代前后不少超硬材料生產專業(yè)廠從國外引進了成套的超硬材料合成設備及技術,產量得到迅速發(fā)展,至1997年我國人造金剛石年產量就已達到5億克拉左右,CBN年產量達800萬克拉,躍居世界上超硬材料生產大國之首。
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