[發(fā)明專利]一種磁場輔助激光近凈成形Al2O3基共晶陶瓷刀具的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610574475.0
• 申請日: 2016-07-19
• 公開（公告）號: CN106278195B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳東江;閆帥;沈忱;牛方勇;馬廣義
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/626;C04B35/64
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;李寶元

本發(fā)明公布了一種磁場輔助激光近凈成形Al2O3基共晶陶瓷刀具的方法，屬于刀具制造領(lǐng)域。以惰性氣體作為送粉和保護氣體并用高能激光束熔化注入熔池的陶瓷粉末。成形過程中利用陶瓷晶粒磁的各向異性，通過附加磁場定向排列陶瓷晶粒，實現(xiàn)Al₂O₃基共晶陶瓷刀具的織構(gòu)化結(jié)構(gòu)，使Al₂O₃基共晶陶瓷刀具的物理性能產(chǎn)生異向性，可獲得良好導(dǎo)熱性能和機械強度，降低陶瓷刀具切削溫度，延長刀具壽命；磁場輔助激光近凈成形法制備Al₂O₃基共晶陶瓷刀具無需預(yù)制模板，不存在模板晶種分布不均勻?qū)е驴棙?gòu)非均勻性的情況，成型件精度較高，有效預(yù)防織構(gòu)化共晶陶瓷刀具中氣孔和裂紋等微觀缺陷；無需預(yù)制坯體及燒結(jié)過程，簡化工藝，提高生產(chǎn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于刀具制造領(lǐng)域，尤其涉及一種磁場輔助激光近凈成形Al₂O₃基共晶陶瓷刀具的方法。

背景技術(shù)

共晶陶瓷刀具以良好的紅硬性、高溫抗蠕變性和抗氧化性，在干式高速切削加工中應(yīng)用廣泛。但共晶陶瓷刀具的本征脆性和較差的導(dǎo)熱性能，限制了共晶陶瓷刀具在工藝系統(tǒng)剛度不高、切削熱大量產(chǎn)生的切削環(huán)境中的應(yīng)用。共晶陶瓷刀具較低的強度和韌性促使刀具發(fā)生破損提前喪失切削能力，大量的切削熱加劇刀具主后刀面磨損和刀具前刀面月牙洼磨損，使刀具提前達到磨鈍標準，縮短刀具壽命，降低生產(chǎn)效率，所以共晶陶瓷刀具的增強增韌和優(yōu)化導(dǎo)熱性能成為研究熱點。

共晶陶瓷刀具的織構(gòu)化對于優(yōu)化陶瓷刀具的導(dǎo)熱性能，提升陶瓷刀具的強度和韌性具有非常重要的意義。定向排列(織構(gòu)化)陶瓷是通過施加外力場(磁場、機械力場、溫度場)使陶瓷中的各陶瓷晶粒擇優(yōu)取向，定向排列。織構(gòu)化共晶陶瓷刀具的高度定向排列，可使陶瓷刀具的物理性能產(chǎn)生異向性，可獲得陶瓷刀具某個方向上的良好導(dǎo)熱性和機械強度。目前制備織構(gòu)化共晶陶瓷刀具的方法有(擠壓、注射、注漿)成型法(Molding Method)、熱壓法(Hot Pressing Method)、模板晶粒生長法(Templated Grain Growth Method)、反應(yīng)模板晶粒生長法(Reactive Templated Grain Growth Method)。以上四種方法都是利用應(yīng)力場或溫度場推動晶粒達到定向排列，形成織構(gòu)化結(jié)構(gòu)。其中模板晶粒生長法(Templated Grain Growth Method)和反應(yīng)模板晶粒生長法(Reactive Templated GrainGrowth Method)采用顆粒定向排列的模板，在燒結(jié)過程中模板顆粒作為晶種并消耗非模板顆粒來促進織構(gòu)化。由于模板制備工藝需要，模板晶粒呈細長或片狀，所以模板生長法無法定向排列圓形晶粒；模板上作為晶種的顆粒分布不均勻，導(dǎo)致織構(gòu)的非均勻性；成型的坯體強度比較低，不便于生坯進行機加工處理，因此成型刀具精度不高，且坯體在燒結(jié)過程中極易出現(xiàn)氣孔和裂紋等微觀缺陷。磁場輔助激光近凈成形法制備Al₂O₃基共晶陶瓷刀具，利用陶瓷晶粒磁的各向異性，通過附加磁場定向排列陶瓷刀具晶粒，實現(xiàn)Al₂O₃基共晶陶瓷刀具的織構(gòu)化結(jié)構(gòu)。磁場輔助激光近凈成形法制備Al₂O₃基共晶陶瓷刀具無需預(yù)制模板，不存在模板晶種分布不均勻?qū)е驴棙?gòu)非均勻性的情況，成型件精度較高，可有效預(yù)防織構(gòu)化共晶陶瓷刀具中氣孔和裂紋等微觀缺陷；對具有磁的各向異性的圓形晶粒也可定向排列；激光近凈成形法無需預(yù)制坯體及燒結(jié)過程，簡化工藝，提高生產(chǎn)效率。相關(guān)報道如下：

大連理工大學(xué)申請?zhí)枮?01610343826.7一種激光近凈成形Al₂O₃基共晶陶瓷刀具的方法，利用激光近凈成形系統(tǒng)制備Al₂O₃基共晶陶瓷刀具，但導(dǎo)熱性能較差，大量的切削熱加劇刀具主后刀面磨損和刀具前刀面月牙洼磨損，使刀具提前達到磨鈍標準，縮短刀具壽命，降低生產(chǎn)效率；Al₂O₃基共晶陶瓷刀具較低的強度和韌性促使刀具發(fā)生破損提前喪失切削能力。