[发明专利]氧化铝基复合烧结体和切削刀片

说明书

技术领域

本发明涉及氧化铝基复合烧结体及具有高韧性和高强度的切削刀片(cutting insert)，所述切削刀片能够被例如用于切削铸铁等用的不磨刃切削尖端(throwaway tip)。

背景技术

时至今日，已经被开发了氧化铝-SiC复合材料等作为用于切削刀片如不磨刃切削尖端的材料(参见专利文献1和2)。

此外，为了获得氧化铝-SiC复合材料的高强度和高韧性，已经提出了一种使用SiC晶须(whisker)的方法(参见专利文献3)和一种通过第三相添加(TiB₂的添加)进行的微粒化(microparticulation)技术(参见专利文献4)。

专利文献1：日本已审专利公布7-80708号

专利文献2：日本专利公布2511696号

专利文献3：日本专利公布2507479号

专利文献4：日本专利公布2979703号

专利文献5：日本未审专利公布58-104069号

专利文献6：日本未审专利公布62-012670号

发明内容

本发明要解决的问题

在专利文献1至专利文献3中所述的方法涉及如下问题：SiC晶须价格昂贵，且添加SiC晶须由于晶须的自生(self-forming)性能而导致氧化铝的可烧结性劣化，因此需要在高温下长时间烧结以实现致密化，并由于生成氧化铝粒子而降低强度。

另外，由于SiC晶须和氧化铝具有明显不同的热膨胀系数，因此在SiC晶须和氧化铝之间的界面处往往形成间隙，并且所述间隙会引起强度降低。在这方面，专利文献6描述了当SiC晶须和氧化铝具有不同的热膨胀系数时，形成间隙且引起强度降低的问题。

例如在专利文献5中公开了一种通过加压烧结而不形成间隙的烧结技术。然而，在通过所述技术制造的材料中，SiC晶须和氧化铝的界面不能以化学形式牢固结合。因此，所述材料不能满足进一步提高强度的要求。

在专利文献4中公开的技术涉及如下问题：与氧化铝一起被添加的TiB₂的差的润湿性导致氧化铝可烧结性劣化，因此需要在高温下长时间烧结以实现致密化，这导致强度降低，因为生成了氧化铝粒子。

鉴于上述问题而完成了本发明，其目的是提供一种具有高韧性和高强度的氧化铝基复合烧结体及一种切削刀片。

解决所述问题的手段

本发明由发明人完成，这些发明人在他们的研究中发现，通过在作为基体的含氧化铝的烧结体中对SiC微粒和特定赛隆(sialon)进行分散和复合工艺，能够获得具有高韧性和高强度的复合烧结体。下文中将对其进行描述。

(1)第一方面的发明(氧化铝基复合烧结体)由包含氧化铝、碳化硅和赛隆的陶瓷材料构成，其中所述赛隆为在X射线衍射分析中由JCPDS 32-0026号规定的Si-Al-O-N。

根据本发明，能够实现高韧性和高强度，如后面描述的实验例所示，因为所述氧化铝基复合烧结体是由包含氧化铝、碳化硅和赛隆的陶瓷材料构成的，其中所述赛隆为在X射线衍射分析中由JCPDS32-0026号规定的Si-Al-O-N。也就是说，本发明可不像常规技术中那样使用SiC晶须，而以低成本提供一种具有高韧性和高强度的氧化铝基复合烧结体。

具体地，可以提高强度，例如，由于碳化硅粒子和上述赛隆均匀分散在烧结体中，因此整个烧结体具有包含多种微粒的致密结构。另外，可以提高韧性，因为所述赛隆颗粒存在于氧化铝粒子的晶界中，因此使裂纹偏转。

作为碳化硅，优选具有高可烧结性的碳化硅粒子(例如，长径比小于3的颗粒)。另外，当一部分赛隆存在于氧化铝粒子中时，赛隆和氧化铝粒子之间热膨胀系数的不同产生残余应力，并且由残余应力产生的裂纹尖端的锁定(pinning)、密封和/或偏转可进一步提高韧性。

(2)第二方面的发明(氧化铝基复合烧结体)由包含氧化铝、碳化硅和赛隆的陶瓷材料构成，其中所述赛隆为在X射线衍射分析中由JCPDS 32-0026号规定的Si-Al-O-N，其中所述碳化硅的含量为大于5质量％至30质量％以下，且其中由所述碳化硅的长轴长度除以短轴直径而得到的长径比小于3。

根据本发明，能够获得高韧性和高强度，因为所述氧化铝基复合烧结体由包含氧化铝、碳化硅和赛隆的陶瓷材料构成，其中所述赛隆为与第一方面的发明相同的在X射线衍射分析中由JCPDS 32-0026号规定的Si-Al-O-N。也就是说，本发明可以以低成本提供一种具有高韧性和高强度的氧化铝基复合烧结体。