表面具有残余压应力的多元梯度自润滑陶瓷刀具材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种表面具有残余压应力的多元梯度自润滑陶瓷刀具材料及其制备方法。本发明的多元梯度自润滑陶瓷刀具材料是应用多元梯度组成分布函数进行组分梯度设计，以α-Al2O3为基体，添加(W，Ti)C作为增强相，以氟化钙为固体润滑剂，以氧化镁和氧化镍作为烧结助剂，经分层铺填、热压烧结而成。该刀具材料具有组分关于中间层对称的（2K-1）层梯度结构；氟化钙的含量从表面层最高为8~12%降至中间层的氟化钙含量为0；该刀具材料的两表面层中存在残余压应力。该陶瓷刀具材料的各项力学性能指标均高于相同材料体系的均质自润滑陶瓷刀具材料，兼具高减摩和高耐磨性能，可用于干式切削和难加工材料的切削加工。

主权项

一种多元梯度自润滑陶瓷刀具材料，是以α‑Al2O3为基体，添加(W，Ti)C作为增强相，以氟化钙（CaF2）为固体润滑剂，以氧化镁（MgO）和氧化镍（NiO）作为烧结助剂，经分层铺填、热压烧结而成；其特征在于：该陶瓷刀具材料具有（2K‑1）层的梯度结构，其中K为整数且3≤K≤6；相对中间层对称的层中组分及含量相同，且厚度对称分布；按体积百分比计：氟化钙的含量从表面层最高为8~12%降至中间层的氟化钙含量为0；(W，Ti)C的含量从表面层到中间层逐层降低；表面层的(W，Ti)C的含量最高，为45~60%，中间层的(W，Ti)C的含量最低，为25~35%；α‑Al2O3的含量从表面层到中间层逐层增加；表面层的α‑Al2O3含量最低，为30~40%，中间层的α‑Al2O3含量最高，为65~75%；氧化镁（MgO）含量从表面层到中间层各层相同，为0.5~1%；氧化镍（NiO）的含量从表面层到中间层各层相同，为0.5~1%；各层的α‑Al2O3、(W，Ti)C、氟化钙、氧化镁和氧化镍百分比组成之和为100%。