第3期 2017年3月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)03013703
DOI: 10. 13462/j. cenki. mmtamt. 2017. 03. 035
微波烧结AlO,/TiC陶瓷刀具切削淬
硬钢40Cr的试验研究
张勇，程寓，孙士帅，殷增斌
No.3 Mar.2017
（南京理工大学机械工程学院工信部高端装备制造技术协同创新中心，南京210094）
摘要：利用微波烧结技术制备了Al,O,/TiC陶瓷刀具AT33，通过连续干车削率硬钢40Cr（50土 2HRC)研究了刀具的切削性能和磨损机理，同时与热压烧结而成的Al,O/TiC陶瓷刀具LT55和硬质合金刀具YS8作切削性能上的对比。体视显微镜，扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)被分别用来测量刀具后刀面磨损量，刀具形貌的观察以及成分分析。实验结采表明，在切削泽硬钢40Cr时，AT33 刀具在三种切削速度（173/260/350m/min）下的刀具寿命都要高于LT55和YS8。刀具的磨损机理主
要是磨粒磨损和粘结磨损。微波烧结制备的陶瓷刀具展现了良好的抗磨损能力。关键词：微波烧结，Al,O,/TiC陶瓷刀具，切削性能，磨损机理
中图分类号：TH142;TG506
文献标识码：A
Study on Cutting Performance of Microwave Sintered Al, O,/TiC
Ceramic Tool in Machining Hardened Steel 40Cr
ZHANG Yong, CHENG Yu, SUN Shi-shuai, YIN Zeng-bin
( School of Mechanical Engineering, Collaborative Innovation Center of High-End Equipment Manufacturing Technology , Ministry of Industry and Information Technology , Nanjing University of Science&Technology , Nan-jing 210094,China)
Abstract : Al, O,/TiC composite ceramic tool ( AT33) was fabricated by microwave sintering, and the cut-ting performance and wear mechanisms were studied when dry-machining hardened steel 40Cr ( 50 ± 2HRC), in comparison with those of LT55 (Al,O,/TiC) produced by hot-pressing technology and YS8 e were applied for the measurements of flank wear value, observations of tool faces and analyses of elements deposited on tool faces. The results showed that AT33 had longest tool life than that of LT55 and YS8 at any given cutting speeds. Wear mechanisms of AT33 were mainly abrasion and adhesion. Microwave sintered ceramic tools show great wear resistance.
Key words: microwave sintering: Al,O,/TiC ceramic tool; cutting performance; wear mechanisms
引言 0
Al,O,/TiC基陶瓷刀具材料被广泛应用于多种难加工材料的高速切削，如高硬度钢、高温合金、硬钢和铸铁等[14]。目前，无压烧结和热压烧结是制备 Al,O,/TiC基陶瓷刀具材料的主要方法。无压烧结工艺简单、成本较低，但烧结时间较长，晶粒易长大，降低了材料的力学性能。与无压烧结相比，热压烧结在加压的同时加热，利于颗粒的接触、扩散和流动，可获得更高的致密度和较好的力学性能，但热压烧结生产效率低，成本也比较高。
为降低制造成本和提高陶瓷刀具材料的力学性
能，微波烧结技术应用于力具材料被提出。在近几年的研究中，微波烧结已经被广泛应用于一些氧化物及非氧化物陶瓷的烧结[5-]。与传统烧结相比，微波烧结主要依靠微波电磁场辐射透人材料内部，材料整体发生介质损耗而升温。同时，材料的烧结活化能将会降低，扩散系数也会提高，加速烧结过程，可使陶瓷材料晶粒细化，有效抑制晶粒异常长大，提高材料显微结构的均匀性，显著改善材料性能[89]
在前期的工作中，课题组已成功利用微波烧结技
收稿日期：20160709；修回日期：20160804
*基金项目：国家自然科学基金（51505227）；江苏省自然科学基金（BK20150783）；中奥高校基本科研业务费专项资金（30915118809）作者简介：张勇（1992一），男，安徽宿州人，南京理工大学硕士研究生，研究方向为先进制造工艺与装备，（E-mail)zhangyongiy@163.com
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