什么是晶须增韧陶瓷刀具

晶须是指在人工控制条件下以单晶形式生长成的一种纤维，其直径非常小（微米数量级），不含有通常材料中存在的缺陷（晶界、位错、空穴等），其原子排列高度有序，因而其强度接近于完整晶体[1]的理论值。其机械强度等于邻接原子间力。晶须的高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率，而且还具有电、光、磁、介电、导电、超导电性质。晶须的强度远高于其他短切纤维，主要用作复合材料的增强体，用于制造高强度复合材料。制造晶须的材料分金属、陶瓷和高分子材料3大类。已发现有100多种材料可制成晶须，主要是金属、氧化物、碳化物、卤化物、氮化物、石墨和高分子化合物。晶须可从过饱气相、熔体、溶液或固体生长，常生产成不同规格的纤维，其使用形态有原棉、松纤维、毡或纸。原棉（如由蓝宝石晶须构成）具有很松散的结构，长径比为500～5000∶1，松密度为0.028g／cm3。松纤维具有轻微交错的结构，长径比为10～200∶1。毡或纸状的晶须，排列杂乱，长径比为250～2500∶1。

β-SiC晶须及其作为增强增韧耐磨耐腐蚀耐高温复合材料市场前景分析。

SiC晶须是高技术关键新材料，是金属基、陶瓷基和高聚物基等先进复合材料的增强剂,用于陶瓷基、金属基和树脂基复合材料。已在陶瓷刀具、航天飞机、汽车用零部件、化工、机械及能源生产中获广泛应用。

SiC晶须目前主要应用领域在陶瓷刀具增韧。美国开发成功“SiC晶须及纳米复合喷涂”，用于耐磨耐腐蚀耐高温涂层，SiC晶须市场需求量将急剧增加，市场前景非常广阔。

碳化硅晶须具有优良的机械性能、耐热性、耐用腐蚀性以及抗高温氧化性能，该新产品与基质材料具有良好的相容性，近年来已成为各类高性能复合材料的主要增强、增韧剂之一。广泛用作金属、塑料、陶瓷的复合材料。

生产可行性预测：碳化硅晶须增强的复合材料可开发应用于航空、军事、矿冶、化工、汽车、运动器材、切削工具、喷咀、耐高温部件等领域。晶须补强氮化硅陶瓷基复合材料具有优异的物理力学性能，除了可为发动机的零部件外还可广泛应用于各种耐磨、耐高温、耐腐蚀、抗冲击场合，具有广阔的前景。在切削刀具、石材锯、纺织割刀、喷砂咀、耐高温挤压模、密封环、装甲等都有很大的市场需求。

北美的结构陶瓷市场主要组成是切削工具、耐磨零件、热力发动机零件和航空技术制品。约有37%的结构陶瓷零件是由陶瓷基体复合物制成。而其余的则是单一陶瓷制品。陶瓷基体复合材料主要用于生产切削工具、耐磨零件、插件以及航空工业用产品。对于切削工具而言，使用由TiC、强化的Si3N4和Al2O3以及由SiC晶须强化的Al2O3制成的基体复合陶瓷基体复合物制造的产品市场大部分(约41%)为耐磨产品，有些类型的陶瓷复合材料还用于雷达、发动机和飞机燃气轮机。17％的结构陶瓷应用在陶瓷刀具上。包括Al2O3、Al2O3/TiC、SiC晶须增强Al2O3、Si3N4和Sialon陶瓷。陶瓷刀具市场的发展速度得益于产业化进程的加快，SiC晶须增强Al2O3和Si3N4刀具价格下降也使陶瓷刀具更具市场竞争力。

晶须可分为有机晶须和无机晶须两大类。其中有机晶须主要有纤维素晶须、聚（丙烯酸丁酯-苯乙烯）晶须、聚（4-羟基苯甲酯）晶须（PHB晶须）等几种类型，在聚合物中应用较多。无机晶须主要包括陶瓷质晶须（SiC，钛酸钾，硼酸铝等）、无机盐晶须（硫酸钙，碳酸钙等）和金属晶须（氧化铝，氧化锌等）等，其中金属晶须主要应用于金属基复合材料中，而陶瓷基晶须和无机盐晶须则可应用于陶瓷复合材料、聚合物复合材料等多个领域。

下表列了几种主要晶须的性能 ：

陶瓷是以天然粘土以及各种天然矿物为主要原料经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料的各种制品。

以前人们把用陶土制作成的在专门的窑炉中高温烧制的物品称作陶瓷，陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。它包括由粘土或含有粘土的混合物经混炼，成形，煅烧而制成的各种制品。由最粗糙的土器到最精细的精陶和瓷器都属于它的范围。

对于它的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物(如粘土、石英等)，因此与玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工业，同属于“硅酸盐工业”的范畴。陶瓷的主要产区为彭城镇、景德镇、醴陵、高安、丰城、萍乡、黎川、佛山、潮州、德化、淄博、唐山、北流等地。此外景德镇是我国“瓷都”之一。

扩展资料：

特性：

说到陶瓷材料，难免将陶与瓷分开来谈，我们经常说的陶瓷，是指陶器和瓷器两个种类的合称。在创作领域中，陶与瓷都是陶瓷艺术中不可或缺的重要组成部分，但是陶与瓷却有着质的不同。

陶质材料：与瓷相比，陶的质地相对松散，颗粒也较粗，烧制温度一般在900℃—1500℃之间，温度较低，烧成后色泽自然成趣，古朴大方，成为许多艺术家所喜爱的造型表现材料之一。陶的种类很多，常见的有黑陶、白陶、红陶、灰陶和黄陶等，红陶、灰陶和黑陶等采用含铁量较高的陶土为原料，铁质陶土在氧化气氛下呈红色，还原气氛下呈灰色或黑色。

瓷质材料：与陶相比，瓷的质地坚硬、细密、严禁、耐高温、釉色丰富等特点，烧制温度一般在1300℃左右，常有人形容瓷器“声如磬、明如镜、颜如玉、薄如纸”，瓷多给人感觉是高贵华丽，和陶的那种朴实正好相反。

参考资料来源：百度百科-陶瓷

陶瓷刀片材料的品种多达几十种，不同种类的陶瓷刀片有着不同的应用范围，故须正确选择刀具陶瓷的种类与牌号，使其与被加工材料相“匹配”。除需要满足技术要求外，还应满足经济和环保性能的要求。

氧化铝（Al2O3）基陶瓷具有良好的耐磨性、耐热性，且其高温化学稳定性好，不易与铁元素之间发生相互扩散或化学反应，其耐磨性和耐热性均高于氮化硅（Si3N4）基陶瓷刀具，所以Al2O3基陶瓷刀具的应用范围最广，适于对钢材、铸铁及其合金的高速切削加工；加工钢优于Si3N4基陶瓷刀具；但不宜用来加工铝合金、钛合金和钽合金，否则容易产生化学磨损。

氮化硅（Si3N4）基陶瓷刀具的断裂韧性和抗热振性高Al2O3基陶瓷刀具，最适于断续加工铸铁和高温合金等材料，一般不宜用来加工产生长切屑的钢材（如正火和热轧状态），用Si3N4基陶瓷刀具切削45号钢时的刀具磨损比切削灰铸铁时高得多。

赛阿龙（Sialon）陶瓷最适于加工各种铸铁（如灰铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁、高合金耐磨铸铁等）和耐热合金，通常不推荐用其加工钢材。

Inconel718（GH169）镍基合金是典型的难加工材料，具有较高的高温强度、动态剪切强度，热扩散系数较小，切削时易产生加工硬化，导致刀具切削温度高、磨损速度加快。Al2O3/SiCw晶须增韧陶瓷适合于加工硬度低的镍基合金，当切削速度为100?300m/min时可获得较长的刀具寿命；ISCAR公司生产的一款IW7晶须增韧陶瓷（Al2O3/SiCw）新牌号，来自加工Inconel718、镍基耐热合金等高温合金材质涡轮盘的报告显示，相比于其陶瓷刀片，切削性能和刀具寿命均有明显提高。Si3N4基陶瓷也可用于Inconel718合金的加工。而Sialon陶瓷的韧性高，适合于切削经过固溶处理的Inconel718（45HRC）合金。

此外，航空航天用的Kevlar和石墨类复合材料，用陶瓷刀具可实现切削速度300m/min左右的高速切削加工。

必须指出，陶瓷刀片不像硬质合金那样在国际上有统一的分类，各生产厂都有各自的品种与牌号，不同厂生产的同类刀片性能上也有一定的差异，使用时须参照厂家产品样本来选择。为此，刀片牌号选定后必须在机床上先进行试切削，合格后方可以正式应用。

碳化硅晶须补强氮化硅陶瓷(基)复合材料英文名称:siliconcarbidewhiskerreinforcedsiliconnitrideceramic(matrix)compositeCAS号:分子式:简要概述内容：：指将碳化硅(SiC)晶须加到氮化硅(Si3N4)陶瓷中所制造出的复合材料。加入晶须后，氮化硅陶瓷的烧结致密化的难度增加，所以，含有晶须的氮化硅材料，一般采用热压或者热等静压烧结法等加压烧结方法。在氮化硅陶瓷中加入10％～30％(体积)的SiC晶须后，断裂韧性可以提高30％～100％，最高值可达到12.5MPa＆＃183m1/2。晶须增韧后的氮化硅陶瓷，由于韧性好，使用可靠性好，在热机用陶瓷部件、各种需要耐高温的高强度部件等工程材料领域具有广泛的用途。晶须增韧氮化硅复合材料刀具和刃具也有很大市场潜力。