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本文基于微波烧结技术,以研究制备高性能高速切削刀具材料为目标,通过设计材料成分,优化烧结工艺,研制出综合力学性能良好、可用于高速切削加工的金属陶瓷刀具。系统研究了微波烧结Ti(C,N)基金属陶瓷刀具连续干式切削淬硬钢的切削性能,并分别同已经商业化的陶瓷刀具SG4及硬质合金刀具YT15、YS8进行切削性能对比。试验研究了金属粘结相含量和烧结温度对Ti(C,N)-WC-Mo2C-Co-Ni金属陶瓷刀具材料体系(TWMCN)的影响,结果表明在1550℃的烧结温度和10min的保温时间下,当金属Co、Ni总含量达到15%时,金属陶瓷刀具的综合力学性能最佳,其相对密度、维氏硬度和断裂韧度分别为98.2%、15.49GPa和10MPa·m1/2。试验研究了烧结温度和A1203添加量对刀具的影响。通过Al2O3增强,实现对TWMCN金属陶瓷刀具材料体系硬度的提升,但过多的AL2O3添加量会造成材料断裂韧性下降。对Ti(C,N)-WC-Mo2C-Co-Ni-Al2O3材料体系而言(TWMCN-A),当Al2O3含量为21%,经1550-C的烧结温度烧制而成的刀具材料综合性能最佳,其致密度、维氏硬度和断裂韧度分别为98.6%、17.78GPa和8.65MPa·m1/2。基于烧结材料性能比较,优选出44Ti(C,N)-10WC-10Mo2C-7.5Co-7.5Ni-21Al2O3作为切削试验用刀具材料,采用正交试验,系统研究新型金属陶瓷刀具TA加工淬硬钢的切削性能。连续干式切削淬硬45#钢(45±2HRC)时,金属陶瓷刀具TA的最佳切削用量为切削速度v=276m/min,切削深度ap=0.3mm,进给量f=0.1mm/r,刀具TA的切削寿命达4Omin,加工工件表面粗糙度为1.475μm,均优于另外三种刀具。刀具TA的磨损多见于后刀面,主要磨损机理有磨粒、粘结磨损两种,同时还伴有少量的扩散和氧化磨损。连续干式切削淬硬合金钢40Cr (50±2HRC)时,刀具TA的最佳切削用量为切削速度v=120m/min,切削深度ap=0.3m m,进给量f=0.1mm/r,此时刀具的切削寿命达到68.9min,加工工件表面粗糙度为1.27μm,均优于另外三种刀具,但刀具TA在切削过程中发生了微崩刃,造成磨损后期工件加工质量的迅速下降。刀具TA主要在后刀面上发生了微崩刃,磨粒磨损和粘结磨损。连续干式切削淬硬碳素工具钢T10A (60±2HRC)时,刀具TA的最佳切削用量为切削速度v=60m/min,切削深度αp=0.1mm,进给量f=0.1mm/r,随着加工工件硬度的增加,刀具TA的切削加工质量急剧下降,刀具的切削寿命仅为18.5min,低于陶瓷刀具SG4的22.4min,但经刀具TA加工的工件表面粗糙度为0.99μm,优于另外三种刀具。刀具TA的失效形式为破损,同时破损的刀尖处还有较明显的粘结磨损。