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超硬材料硬質(zhì)合金的研發(fā)意義與應(yīng)用前景
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時(shí)間：2013-08-30
超硬材料作為一種重要材料，越來越多地應(yīng)用于各技術(shù)領(lǐng)域。隨著航空業(yè)、汽車工業(yè)、高鐵、地鐵、隧道以及軍工業(yè)的迅速發(fā)展，對刀具、鉆具、釬具的要求越來越高，如對一些特難加工的合金材料，用硬質(zhì)合金工具去加工就難以勝任，必須用超硬刀具、超硬鉆具，其耐用度是硬質(zhì)合金的幾十倍。同時(shí)，由于超硬刀具的應(yīng)用，進(jìn)一步推廣“以車代磨”、“硬態(tài)加工、干式切削”等先進(jìn)工藝技術(shù)的應(yīng)用，可以避免生產(chǎn)過程中的灰塵，磨削液對環(huán)境的污染，有利于實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)。因此，超硬刀具可以被視為一種高速、高效、高穩(wěn)定性及低碳環(huán)保的綠色切削工具，是未來機(jī)械加工的主流。
我國是新崛起的現(xiàn)代制造業(yè)大國，近年來國家非常重視超硬刀具高速切削技術(shù)的研究開發(fā)，國家“８６３”計(jì)劃和科技重點(diǎn)項(xiàng)目都列入超硬刀具的開發(fā)應(yīng)用。我國已引進(jìn)國外的數(shù)控機(jī)床和精密機(jī)床上千臺，它們加工時(shí)的軸轉(zhuǎn)速都很高，對刀具的要求非常高。然而目前國產(chǎn)刀具性能還很難滿足其要求，以至于不得不依賴進(jìn)口。因此，研發(fā)國產(chǎn)的超硬刀具非常必要和緊迫。
超硬材料磨具逐步取代普通磨料磨具也是一個(gè)必然趨勢。由于普通磨料碳化硅（ＳｉＣ）等屬于高污染，高能耗的產(chǎn)品，也是國家政策限制性的產(chǎn)品，而且普通磨料產(chǎn)能過剩，工藝落后，不適合現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，因此也必然要被先進(jìn)的超硬磨料所取代。超硬材料磨具在磨削難加工材料方面（如硬質(zhì)合金，寶石，陶瓷，鈦，鋯合金等），顯示出了特有的優(yōu)勢：（１）磨削效率高，磨削時(shí)產(chǎn)生熱量少，減少或避免工件表面的燒傷和開裂。（２）超硬材料磨具耐磨性高，磨削精度高、質(zhì)量好。（３）磨具磨耗小、壽命長、工作效率高、環(huán)保好，能改善工人勞動(dòng)環(huán)境和勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，超硬材料在磨具磨料方面的應(yīng)用也將大大拓展。
目前國內(nèi)研發(fā)的超硬材料主要是金剛石和立方氮化硼。我國人造金剛石產(chǎn)量已占世界９０％以上，立方氮化硼的產(chǎn)量也占世界６０％以上。中國已成為超硬材料的生產(chǎn)大國，但我國超硬材料產(chǎn)品仍然以中、低檔為主，還必須向超硬材料強(qiáng)國邁進(jìn)。
根據(jù)研究，把高硬度，高耐磨性的人造金剛石與抗沖擊性好的硬質(zhì)合金有機(jī)地結(jié)合起來，是一種很有希望的技術(shù)創(chuàng)新。上世紀(jì)８０年代初，美國ＧＥ公司和梅加公司就開始試驗(yàn)把人造金剛石用在硬質(zhì)合金工具上。實(shí)踐證明，用金剛石復(fù)合齒用于牙輪鉆頭、潛孔鉆頭和釬頭，在相同硬度的巖層及同等條件下，要比普通的硬質(zhì)合金鉆頭使用壽命提高２０多倍，而且鉆速快、鉆進(jìn)成本低；隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，最近報(bào)道使用壽命提高７００倍。我國在上世紀(jì)８０年代末也開始試制復(fù)合片鉆頭，逐步代替了國外進(jìn)口鉆頭。近年來有些企業(yè)試用金剛石代替碳化硅做成磨頭、磨塊，也取得很好效果。
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