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本文结合Ti(C,N)基金属陶瓷材料微观组织缺陷的种类和高速切削加工对刀具材料的要求,界定了低缺陷Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料内涵,设计并优化了低缺陷Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料的组分体系和制备工艺,成功研制出了三种低缺陷Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料,研究了所研制的三种低缺陷陶瓷刀具湿式连续切削热作模具钢H13、马氏体不锈钢17-4PH和奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti等难加工材料的切削性能。实验优化了Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料TWM6NC10的复合粉体的球磨混合工艺。结果表明,当球磨时间为24h、球磨转速为350r/min时,TWM6NC10的力学性能和微观组织较好,其抗弯强度、维氏硬度和断裂韧度分别是1052±45MPa、19.58±0.34GPa和6.31±0.18MPa·m1/2。实验优化了Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料中Mo和Ni-Co的含量。结果表明,TWM4NC8的力学性能和微观组织较好,其抗弯强度、维氏硬度和断裂韧度分别是1243±86MPa、19.24±0.1GPa和5.43±0.16MPa·m1/2,相对密度高达99.8%。在刀具材料体系TWM4NC8的基础上,实验优化了Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料中WC、TaC和HfC的含量。结果表明,TWMNCT6和TWMNCTH1的力学性能和微观组织较好,其抗弯强度分别是1382±144MPa和1281±100MPa,维氏硬度分别是19.11±0.15GPa和19.84±0.26GPa,断裂韧度分别是5.45±0.21MPa·m1/2和5.24±0.31MPa·m1/2,相对密度分别是99.4%和99.8%。不添加WC的TMNC的抗弯强度比TWM4NC8提高了300MPa以上,断裂韧度略有提高,但硬度略有下降,其抗弯强度、维氏硬度和断裂韧度分别是1436±135MPa、18.81±0.15GPa和5.67±0.26MPa·m1/2。实验优化了TMNC、TWMNCT6和TWMNCTH1的烧结工艺。结果表明,在烧结温度为1400℃、保温时间为30min和压力为32MPa的烧结工艺下,TMNC. TWMNCT和TWMNCTH都获得了最好的力学性能和微观组织,三种刀具材料的抗弯强度分别为1787±132MPa、1759±123MPa和1563±120MPa,维氏硬度分别为18.75±0.15GPa、18.55±0.16GPa和19.34±0.15GPa,断裂韧度分别为6.02±0.12MPa·m1/2、6.07±0.16MPa·m1/2和6.09±0.30MPa·m1/2。采用正交试验法,以工件材料去除量为优化目标,兼顾加工表面粗糙度和刀具磨损寿命,研究了新研制的三种低缺陷Ti(C,N)基金属陶瓷刀具湿式连续切削热作模具钢H13、马氏体不锈钢17-4PH和奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti的切削性能。切削热作模具钢H13时,刀具TMNC和TWMNCT的最优切削用量都是v=90m/min、ap=0.20mm和f=0.10mm/r,刀具TWMNCTH的最优切削用量是v=90m/min、ap=0.15mm和f=0.10mm/r,三种刀具的磨损寿命分别是23.9min、25.5min和35.8min。在v=90m/min、ap=0.20mm和f=0.10mm/r的切削用量下,刀具TWMNCTH的磨损寿命为22.1min,商用刀具LN10、CX50和JC215V的磨损寿命分别为4.7min、8.0min和12.5min。所以,三种低缺陷刀具比三种商用刀具更适合用于切削热作模具钢H13。切削马氏体不锈钢17-4PH时,刀具TMNC的最优切削用量为v=300m/min、 ap=0.30mm和f=0.10mm/r, TWMNCT的最优切削用量为v=300m/min、ap=0.25mm和f=0.10mm/r,刀具磨损寿命分别为152.3min和169.2min。在v=300m/min、 ap=0.30mm和f=0.10mm/r的切削用量下,刀具TWMNCTH和商用刀具CX50的磨损寿命分别为155.6min和66.7min。切削奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti时,刀具TWMNCT的最优切削用量为v=300m/min、ap=0.35mm和f=0.10mm/r,在此切削用量下,低缺陷陶瓷刀具TMNC、TWMNCT、TWMNCTH和商用刀具LN10的磨损寿命分别为66.7min、57.2min、55.6min和124.5min。但是,低缺陷陶瓷刀具加工的工件表面粗糙度Ra均小于1.2μm,而LN10在切削55min后,加工表面粗糙度Ra>1.60μm,刀具提前失效。所以在考虑加工表面粗糙度的情况下,低缺陷陶瓷刀具的磨损寿命优于商用刀具LN1O。研究了三种低缺陷陶瓷刀具湿式连续切削热作模具钢H13、马氏体不锈钢17-4PH和奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti的刀具失效形式和机理。结果表明,三种刀具湿式连续切削三种难加工材料时的主要失效形式是后刀面磨损,后刀面的主要磨损机理是粘结磨损、氧化磨损和扩散磨损；切削热作模具钢H13和马氏体不锈钢17-4PH时前刀面存在接触疲劳或热应力疲劳导致的贝壳状剥落,切削两种不锈钢时后刀面存在严重的边界磨损,切削奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti时前刀面发生了月牙洼磨损。