[发明专利]一种切削难加工材料的金属陶瓷复合刀具的制备方法

说明书

本发明公开了一种切削难加工材料的金属陶瓷复合刀具的制备方法，依次包括如下步骤：S1制备表层混合粉；S2制备基体混合粉；S3配比填料；S4真空热压烧结；S5研磨和抛光。本发明制备的刀具材料表层硬度高、耐磨性好、断裂韧度高、抗弯强度高且抗断裂能力好，制造出的刀具综合力学性能满足高速切削刀具的使用要求。

技术领域

本发明涉及切削刀具技术领域，特别涉及一种切削难加工材料的金属陶瓷复合刀具的制备方法。

背景技术

切削加工是机械加工应用最广泛的加工方法之一，在金属切削加工过程中，刀具的前刀面和后刀面不断与切屑和工件接触，发生剧烈摩擦，产生很大的切削压力和摩擦热，故接触区处于高温、高压状态。同时，剧烈的摩擦会导致刀具磨损从而加速了刀具失效，使切削无法进行。因此，刀具材料应具备高硬度、高强度、良好的耐磨性和耐热性等特性。

随着新材料科学的不断发展，工程材料的性能越来越优异。为满足新材料的加工要求，传统切削加工逐渐向高速、高效和高精密方向转变和发展，这对刀具材料的使用性能提出了更高的要求。但目前均质刀具材料的硬度与强韧度难以同时提高，涂层刀具又存在涂层薄、层间界面结合力弱等问题。因此，研究与开发能够高速高效切削难加工材料的金属陶瓷复合刀具成为时下研究的热点并具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种切削难加工材料的金属陶瓷复合刀具的制备方法，该刀具材料材料表层硬度高、耐磨性好、断裂韧度高、抗弯强度高且抗断裂能力好，制造出的刀具综合力学性能满足高速切削刀具的使用要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开了一种切削难加工材料的金属陶瓷复合刀具的制备方法，依次包括如下步骤：

S1将TiB₂-TiC复合材料、碳化钒、钼、镍按质量比90～95∶1～5∶2～4∶2～4进行配料，加入无水乙醇球磨，充分混合均匀后真空干燥过100目筛得到表层混合粉；

S2将Ti(C，N)金属陶瓷、钼、镍、钴按质量比85～90∶3～5∶3～5∶4～6进行配料，加入无水乙醇球磨，充分混合均匀后真空干燥过100目筛得到基体混合粉；

S3将表层混合粉、基体混合粉、表层混合粉按质量比1∶10～14∶1依次放入磨具中，每放一层时用料棒压平，确保每一层的厚度均匀，完成装料后用石墨块密封；

S4进行真空热压烧结，升温速率20℃～40℃/min、烧结温度1450℃～1500℃，保温时间30-40min，热压力30-40Mpa；

S5将烧结产物线切割成所需要的尺寸，对其表面进行研磨和抛光，表面粗糙度Ra小于0.1μm。

优选的，TiB₂-TiC复合材料中TiB₂与TiC的质量比为6～8：2～4。

优选的，Ti(C，N)是由TiC与TiN组成的固溶体，其中TiC与TiN的质量比为6～8：2～4。

表层添加了少量的碳化钒可以提高表层致密度，降低表层烧结温度，增加表层与基体的匹配度，从而提高材料整体力学性能。

优选的，碳化钒粒度≤120nm。

本发明的优点在于：

1、本发明的刀具材料表层硬度高、耐磨性好、断裂韧度高、抗弯强度高且抗断裂能力好，制造出的刀具综合力学性能满足高速切削刀具的使用要求。

2、本发明不需要通过涂层而直接获得表层硬、基体强的高性能切削刀具，其制备方法简单，很大程度上降低了生产成本。

具体实施方式