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超硬刀具材料未來是否有市場

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時(shí)間：2019-04-24

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隨著材料工業(yè)及精密機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，精密切削、超精密切削和難切削材料使用的增多，超硬刀具材料的應(yīng)用日益廣泛。超硬材料刀具具有工效高、使用壽命長和加工質(zhì)量好等特點(diǎn)，過去主要用于精加工，近幾年來由于改進(jìn)了人造超硬刀具材料的生產(chǎn)工藝，控制了原料純度和晶粒尺寸，采用了復(fù)合材料和熱壓工藝等，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，除適于一般的精加工和半精加工外，還可用于粗加工，被國際上公認(rèn)為是當(dāng)代提高生產(chǎn)率的刀具材料之一。利用超硬材料加工鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金等零件，其切削速度可比硬質(zhì)合金高一個(gè)數(shù)量級，刀具壽命可比硬質(zhì)合金高幾十、甚至幾百倍。同時(shí)它的出現(xiàn)，還使傳統(tǒng)的工藝概念發(fā)生變化，利用超硬刀具常?？芍苯右攒?、銑代磨（或拋光），對淬硬零件加工，可用單一工序代替多道工序，大大縮短工藝流程。

　　超硬刀具材料發(fā)展概況

　　超硬刀具材料是指天然金剛石及硬度、性能與之相近的人造金剛石和CBN（立方氮化硼）。由于天然金剛石價(jià)格比較昂貴，所以生產(chǎn)上大多采用人造聚晶金剛石（PCD）、聚晶立方氮化硼（PCBN），以及它們的復(fù)合材料。

　　早在50年代，美國就利用人造金剛石微粉和人造CBN微粉在高溫、高壓、觸媒和結(jié)合劑的作用下燒結(jié)成尺寸較大的聚晶塊作為刀具材料。之后，南非戴比爾（DeBeers）公司、前蘇聯(lián)和日本也相繼研制成功。70年代初又推出了金剛石或CBN和硬質(zhì)合金的復(fù)合片，它們是在硬質(zhì)合金基體上燒結(jié)或壓制一層0.5mm～1mm的PCD或PCBN而成，從而解決了超硬刀具材料抗彎強(qiáng)度低、鑲焊困難等問題，使超硬刀具的應(yīng)用進(jìn)入實(shí)用階段。目前，又出現(xiàn)了人工合成大單晶金剛石，以及用CVD（化學(xué)氣相沉積）法制出的金剛石薄膜涂層和金剛石厚膜等功能性材料，大大拓寬了超硬刀具材料的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　我國超硬刀具材料的研究與應(yīng)用開始于70年代，并于1970年在貴陽建造了我國超硬材料及制品的生產(chǎn)廠家第六砂輪廠，從1970～1990年整整20年中，超硬材料年產(chǎn)量僅從46萬克拉增至3500萬克拉。90年代前后不少超硬材料生產(chǎn)廠從國外引進(jìn)了成套的超硬材料合成設(shè)備及技術(shù)，產(chǎn)量得到迅速發(fā)展，至1997年我國人造金剛石年產(chǎn)量就已達(dá)到5億克拉左右，CBN年產(chǎn)量達(dá)800萬克。

　　超硬刀具材料性能

　　金剛石具有高的硬度和耐磨性，其顯微硬度可達(dá)10000HV，是刀具材料中硬的材料。同時(shí)它的摩擦系數(shù)小，與非鐵金屬無親和力，切屑易流出，熱導(dǎo)率高，切削時(shí)不易產(chǎn)生積屑瘤，加工表面質(zhì)量好。能有效地加工非鐵金屬材料和非金屬材料，如銅、鋁等有色金屬及其合金、陶瓷、末燒結(jié)的硬質(zhì)合金、各種纖維和顆粒加強(qiáng)的復(fù)合材料、塑料、橡膠、石墨、玻璃和各種耐磨的木材（尤其是實(shí)心木和膠合板等復(fù)合材料）。

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