RU1838084C - Металлорежуща вставка - Google Patents

Металлорежуща вставка

Info

Publication number
RU1838084C
RU1838084C SU914895548A SU4895548A RU1838084C RU 1838084 C RU1838084 C RU 1838084C SU 914895548 A SU914895548 A SU 914895548A SU 4895548 A SU4895548 A SU 4895548A RU 1838084 C RU1838084 C RU 1838084C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zirconium oxide
tetragonal
oxide
volume
composition
Prior art date
Application number
SU914895548A
Other languages
English (en)
Inventor
Кумар Меротра Панкай
Р.Биллман Элизабет
Original Assignee
Кеннаметал Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/266,714 external-priority patent/US4960735A/en
Application filed by Кеннаметал Инк. filed Critical Кеннаметал Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU1838084C publication Critical patent/RU1838084C/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64Burning or sintering processes
    • C04B35/645Pressure sintering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/148Composition of the cutting inserts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111Fine ceramics
    • C04B35/117Composites
    • C04B35/119Composites with zirconium oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2228/00Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
    • B23B2228/61Materials comprising whiskers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

ел
с
1
н
Изобретение относитс  к режущим инс- ументам на базе окиси алюмини , в кото- ie вход т окись циркони  и карбид к, )емни . В частности, оно относитс  к кера- млческим режущим инструментам, пред- н значенным дл  обдирочной обработки с вмсокой скоростью железа, других металлов и сплавов.
В насто щем изобретении предлагает- производственное изделие на основе иси алюмини , преимущественно керамическа  режуща  вставка, содержаща  около 1,5-37,5% по объему нитевидных кристаллов карбида кремни , около 5- ,5% по объему окиси циркони , остальное ись магни  или друга  добавка из соеди- ни , содержащего окись магни , а также,
п меньшей мере 2% по объему тетрагональной окиси циркони . Неожиданно было получено, что, несмотр  на то, что небольшие добавки окиси магни  способствуют
уменьшению тетрагональной (т.е. метаста- бильной тетрагональной) окиси циркони  при комнатной температуре, тем не менее эффективное количество этой добавки оказывает положительное вли ние на срок службы режущей кромки при грубой обработке на токарном станке м гких сталей, таких как сталь Al S I 1045.
Окись магни  преимущественно добавл ют в количестве около 0,03-3 % по объему, наиболее предпочтительно в количестве 0,03-2,0% по объему, наилучшие результаты получаютс  при количестве около 0,04- 1,0% по объему,
Желательно, чтобы керамическа  композици  на основе окиси алюмини , согласно насто щему изобретению, содержала около 2,5-35% по объему и наиболее предпочтительно около 5-32,5 % по объему нитевидных кристаллов карбида кремни .
00 OJ 00
о
00
CJ
Содержание окиси циркони , согласно насто щему изобретению, преимущественно составл ет 7, 5-17,5% по объему и наиболее предпочтительно 10-15% по объему. В соответствии с насто щим изобретением значительна  часть фракции окиси циркони  должна быть в виде тетрагональной окиси циркони , причем ее количество должно быть, по меньшей мере, 2% по объему от количества всей композиции. Преимущественно , по крайней мере, 4% по объему, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 6% по объему, и наилучшие результаты получаютс  при количестве, по меньшей мере, 8% по объему окиси циркони  тетрагональной структуры от количества всей композиции .
Эти и другие аспекты насто щего изобретени  будут вы влены далее из подробного описани  изобретени .
На фиг.1 в изометрии представлен ва- риант квадратной режущей вставки в соответствии с насто щим изобретением; на фиг.2 - зависимость в объемных процентах количества тетрагональной окиси циркони  в композиции от количества в объемных процентах добавки оксида магни  или иттри ,
В насто а1ем изобретении, как показано на фиг.1, металлорежуща  вставка 1 имеет переднюю плоскость 2, боковую поверхность 3 и режущую кромку 4,. наход щуюс  на стыке этих двух поверхностей. Режуща  кромка 4 преимущественно имеет выемку, как показано на фиг.1. Металлорежуща  вставка представл ет собой композицию на основе окиси алюмини , содержащую: около 1,5-37,5% по объему нитевидных кристаллов карбида кремни , около 5-17,5% по объему окиси циркони , остальное: окись магни  или друга  добавка , содержаща  окись магни , введенную в количестве, которое способствует увеличению срока службы режущей кромки. Нитевидные кристаллы карбида кремни , окись циркони  и остальное - окись магни  по существу равномерно распределены в основе из окиси алюмини .
Нитевидные кристаллы карбида кремни  присутствуют в количестве, по меньшей мере, 1,5% по объему, при котором наблюдаютс  минимальные значени  увеличени  срока службы режущей кромки. Наиболее желательно, чтобы нитевидные кристаллы карбида кремни  присутствовали в количестве около 2,5% по объему и более и наилучшие результаты получают при содержании около 5% по объему и более. Содержание нитевидных кристаллов карбида кремни 
преимущественно не должно превышать около 37,5% по обьему от всей композиции. Мы полагаем, что содержание нитевидных кристаллов карбида кремни  выше указанного значени  приведет к существенному сокращению срока службы режущей кромки . Поэтому дл  дальнейшего увеличени  срока службы режущей кромки при использовании инструмента при грубой токарной
обработке предпочтительно, чтобы максимальное содержание нитевидных кристаллов карбида кремни  не превышало 35% по объему и наиболее желательно, чтобы это количество не превышало 32,5% по объему
от количества всей композиции из керамики . Оптимальное количество нитевидных кристаллов карбида кремни  зависит от области применени .
Нитевидные кристаллы карбида крем
ни , используемые в данном случае, могут
быть любого выпускаемого промышленностью типа, которые ранее использовалс  при производстве металлорежущих вставок на основе окиси алюмини , которые приме- н ютс  дл  обработки резанием высокопрочных сплавов на основе никел .
Хот  это менее предпочтительно, но частицами карбида кремни , в основном, равноосной формы или пластинчатой формы,
можно заменить некоторую часть нитевидных кристаллов карбида кремни  по насто щему изобретению.
Содержание окиси циркони  составл ет около 5-17,5% по обьему керамической
5 композиции, Содержание окиси циркони  за пределами указанного диапазона уменьшает срок службы режущей кромки, например , в процессе грубой токарной обработки с высокой скоростью резани  стали AIS I
0 1045. Преимущественно, дл  получени  максимального срока службы режущей кромки содержание окиси циркони  должно быть в пределах около 7,5-17,5% по объему и наиболее предпочтительно около 10-15%
5 по объему, хот  мы полагаем, что дл  получени  наилучших режущих свойств концентраци  тетрагональной окиси циркони  должна быть максимальной, также если не более существенно, по нашему мнению, что0 бы как можно большее количество тетрагональной окиси циркони  присутствовало при комнатной температуре, обеспечива  упрочнение режущей кромки при температурах , которые развиваютс  в процессе об5 работки резанием. Следовательно, дл  насто щего изобретени  существенно, чтобы окись магни  присутствовала в определенных малых, но эффективных количествах , которые в максимальной степени увеличивают срок службы режущей кромки.
В соответствии с насто щим изобретением , по меньшей мере, 2% по объему от количества композиции должно быть тетра- гснальной окиси циркони . Преимущественно тетрагональна  окись циркони , составл ет, по меньшей мере, около 4% по о ъему наиболее предпочтительно, по мэньшей мере, около 8,0% по объему от объема композиции.
Добавки окиси магни , несмотр  на тот ф акт, что они снижают количество тетрагональной окиси циркони , измеренное при комнатной температуре, ввод т в диапазона около 0,03-3% по объему, предпочтите л ыно около 0,03-2% по объему и наиболее жзлательно около 0,04-1,0% по объему. О сись магни  можно подмешивать в окись ai юмини  или окись циркони  непосредственно перед прессованием или подмешивать при приготовлении смеси с окисью ai юмини  или окисью циркони . Предварите льное приготовление смеси с порошком огиси магни  предпочтительно, поскольку м л полагаем что это эффективно дл  образовани  высокотемпературной метаста-. бпльной тетрагональной окиси циркони , благодар  чему можно добавл ть меньшие кс личества окиси магни , свод  к минимуму о. рицательные воздействи  добавок окиси магни  в больших количествах (например, снижение точки плавлени  стекла и образо- Всние MgAI-О). Эквивалентные количества других соединений, содержащих окись магни , таких как карбонат магни , которые могут потребоватьс  на дополнительной технологической стадии, например, кальци- Нсщии при производстве окиси магни , можно использовать вместо всей или части добавки окиси магни . После спекани  сме- шэнных композиций добавка окиси магни  может не присутствовать в качестве отдельной фазы, а находитьс  в виде остатка. Этот остаток может включать, например, алюми- н;гг магни , твердый раствор окиси магни  в он иси алюмини , твердый раствор окиси магни  и окиси циркони  и/или стекло, например , образованное включени ми двуокиси Kf емни , которое может присутствовать в качестве тонкого покрыти  на нитевидных кристаллах карбида кремни .
Остальна  часть керамической композиции по существу представл ет собой окись алюмини  за исключением включеН1
31
он
in. Во всех случа х керамическа  компо- ци  на основе окиси алюмини  состоит из иси алюмини , по меньшей мере, на 40%
по объему и преимущественнно, по меньш эй мере, на 50% по объему.
Карбид титана в качестве нитевидных
кристаллов и-или по существу равноосные
частицы можно добавл ть в количестве около 2-35% по объему и предпочтительно около 10-30%. Карбид титана имеет больший коэффициент термического расширени  по
сравнению с окисью алюмини . Поэтому мы полагаем, что добавки карбида титана будут удерживать при комнатной температуре большие количества тетрагональной окиси циркони .
0 Порошки окиси алюмини , которые используютс  в данном случае, должны иметь высокую чистоту (т.е. более 99%). Такие порошки производ тс  фирмой ALCOA (например , сорт AI6SG) или фирмой Ceralox
5 (например, сорт НРА-0,5 с окисью магни  или без нее), или фирмой Reyroids Cgemicais (сорт PC-HP или PC-HP-DBM).
Оксиды иттри , кальци , оксиды редкоземельных элементов, а также другие соеди0 нени  за счет восстановлени  при температуре перехода из тетрагонального в моноклиническое состо ние могут оказывать вредное воздействие на срок службы режущей кромки, поэтому они присутствуют
5 только в качестве включений, если присутствуют вообще.
Материал, описанный выше, в соответствии с насто щим изобретением, может быть размолот, перемешан и спрессован
0 при высокой температуре с получением, по меньшей мере, 98% и преимущественно, по меньшей мере, 99% плотности керамических композиций на основе окиси алюмини , в которой no-существу, равномерно
5 распределены карбид кремни , окись магни , окись циркони  и карбид титана, если они имеютс . Температуру гор чего прессовани  поддерживают до 1750°С и более предпочтительно до 1650°С, наилучшие ре0 зультаты получают при температуре приблизительно до 1600°С дл  сведени  к минимуму роста частиц окиси циркони  (т.е. метастабильной тетрагональной фазы), котора  присутствует в конечном продукте.
5 Средний размер частиц окиси циркони  в режущей вставке не должен превышать приблизительно 5 мкм, предпочтительно не более 2 мкм и наиболее предпочтительно не более 1 мкм. Однако средний размер частиц
0 окиси циркони  увеличиваетс  дл  трансформировани  большей части тетрагональной окиси циркони  в моноклиническую окись циркони  в процессе использовани . Данный минимальный размер зависит от
5 состава керамики, который не всегда можно точно определить.
Не претенду  на создание какой-либо конкретной теории, за вители предлагают следующее объ снение существа насто щего изобретени . В композици х, содержащих окись злюмини -нитевидные кристаллы карбида кремни  - окись циркони , количество метастабильной тетрагональной окиси циркони , которое можно получить при комнатной температуре, можно увеличить уменьшение размеров частиц окиси циркони  или добавлением так называемых кубических стабилизирующих агентов, таких как оксиды иттри , кальци  и/или оксиды редкоземельных элементов.
Хот  в литературе обычно привод т окись магни  в качестве стабилизирующих агентов нар ду с перечисленными выше, за вители обнаружили, что, если добавить окись магни  в количестве около 0,03-3% по объему в насто щие композиции, то окись магни  приведет к уменьшению количества тетрагональной окиси циркони  при комнатной температуре. Если окись иттри  добавить к окиси циркони , то она стремитс  стабилизировать тетрагональную и кубическую фазы окиси циркони  при пониженной температуре. Все перечисленные выше стабилизирующие агенты и большинство включений , за исключением окиси магни , действуют на окись циркони  аналогичными пут ми (т.е. они снижают температуру, при которой тетрагольна  фаза окиси циркони   вл етс  стабильной). При комнатной температуре некотора  часть окиси циркони  может присутствовать в виде метаста- бильной тетрагональной окиси циркони . Под действием раст гивающих напр жений эта тетрагональна  окись циркони  может стать моноклинической, обеспечива  упрочнение при трансформировании. Однако, при повышении температуры тетрагональна  окись циркони  становитс  стабильной, следовательно, она не может трансформироватьс  в моноклиническую кристаллическую структуру. Таким образом, любые включени  или добавки, такие как окись иттри , котора  стабилизирует тетрагональную окись циркони  при пониженных температурах, не подход т дл  случа  использовани  композиций в качестве металлорежущих инструментов, поскольку температура вершины инструмента в процессе резани  с высокой скоростью может повышатьс  приблизительно до 1000- 1200°С, Следовательно, в соответствии с теорией насто щего изобретени , добавки, которые повышают температуру перехода моноклинической в тетрагональную структуру окиси циркони , необходимы дл  упрочнени  при повышенной температуре перехода. Нами обнаружено, что имеютс  только две оксидные добавки МдО и НЮ2, которые повышают температуру перехода. Таким образом, мы полагаем, что, удержива  малый размер частиц окиси циркони , большую часть окиси циркони  можно удержать в метастабильном тетрагональном состо нии при повышенных температурах в
процессе резани  металла, легиру  окись циркони  окисью магни  или окисью гафни . По нашему мнению, что способствует повышению срока службы режущей кромки в процессе обработки металлов резанием.
0 Следует отметить, что окись циркони  обычно содержит приблизительно до 2% по массе окиси гафни  в качестве включений.
Существенным положительным фактом  вл етс  то, что окись магни  в виде добавок
5 не обладает металлорежущими свойствами, что подтверждаетс  нижеследующими примерами , иллюстрирующими насто щее изобретение .
Было приготовлено шесть композиций
0 (см. табл.1) с номинальными составами: основа , добавки: 10% по объему SiCw (нитевидные кристаллы карбида кремни ), 10% по объему ZrOz. Были сделаны небольшие добавки У20з и МдО. В смесь Ms 6 около
5 0,05% по массе (приблизительно 0,06% по объему) МдО было введено изготовителем порошка окиси алюмини . При этом в смеси № 6 содержание окиси магни  составило около 0,04% по объему. П тидес тиграммо0 вые порции этих порошков были приготовлены путем первого перемешивани  и Аг02 со стабилизирующими добавками в шламе (пропанол) в вибрационной мельнице в течение одного часа. После этого был
5 добавлен шлам SiCw, а затем вс  смесь перемешивалась в течение одного часа. Шла- мы AlaOa и Zr02 были предварительно размолоты с получением среднего размера частиц 0,5-0,6 мкм и 0,6-0,8 мкм, соответст0 венно (что соответствует удельной площади поверхности, измеренной методом BET 10- 14 м /г, и 20-40 м /г, соответственно). Затем смесь была высушена в поддоне, просе на через сито 100 меш (отверстие
5 0,149 мм) и подвергнута гор чему прессованию в графитовом пуансоне диаметром 1 дюйм (25,4 мм) при температурах и давлени х , представленных ниже в таблице 1, в течение одного часа в среде аргона. Пол- 0 ученные заготовки имели плотность более 99%. Они были разрезаны, прошлифованы и полированы дл  измерени  физических и механических свойств. Эти заготовки также были разрезаны, прошлифованы и полиро5 ваны дл  изготовлени  данных металлорежущих вставок дл  испытаний в процессе резани . Составы
Номинальный состав: А120з 10% по объему SiCw 10% по объему Zr02
AlaOa: ALCOA A16SG
SICw : Тока/CarbonCo/ Токио, Япони /
TOKAWHIS КЕР /ТОКАМАХ/, сорт
/0,3-1,0 мкм-диаметр, 20-500 мкм -длина/
Zr02: Zlncar нестабилизированный
MgO : Fisher Scientifle Corp - реагент
сорт: BET 40,4 м2/г
Y20a : Molycorp BET 15,4 м2/г
Гор чее прессование.
Физические и механические свойства омпозитов, подвергнутых гор чему прес- ованию, приведены в табл.2.
Формула Портера-Хойера была модифицирована и использована дл  оценки фракции моноклинической Zr02(Vm), исход  лз значений пиковой интенсивности II от- )ажени  моноклинической ZrOa (I/Ill), a акже интенсивности II отражени  тетраго- альнойгг02 (I/Ill):
1.603 1 m(lll)
Vm 1,603 1m (III) -MZ(III)
Vt и Vt 1 - Vn
где Vt - фракци  Zr02,  вл юща с  тетрагональной Zr02.
Расчетный обьем фракции тетрагональной окиси циркони  во всей композиции (Vt):
Vt VtVZ. (3) где VZ - объем фракции суммарной окиси циркони , введенной в смесь. Данное соотношение предполагает, что Zr02 остаетс  неизменной в процессе консолидации за i/сключением фазовых переходов, рассмотренных выше.
На фиг.2 представлено вли ние введени  различных добавок на количество тетрагональной окиси циркони  в композитах. Как видно, добавка окиси магни  снижает количество тетрагональной окиси циркони  (крива  1), а добавка иттри  увеличивает количество тетрагональной окиси циркони  при комнатной температуре (крива  II),
Токарна  обработка стали AIS I 1045/твердость по Бринелю 192-200
Услови  испытаний
скорость резани  1000 фт/мин (305 /мин)
подача Ос025 дюйм/оборот (0,63 мм/об)
глубина резани  0,199 дюйм (2,54 мм)
SNGN - 453Т/Американский национальный стандарт по обозначени м в соот- в этствии с ANS IB212.4-1986 - обозначение типа режущей вставки (подготовка режущей к юмки: 0,008 дюйм х 2020 К-режуща  фаска)
(0,2 мм)
угол в плане 15° (угол боковой режущей кромки)
передний угол - 5°
задний угол - 5°
без охлаждени 
Критерии оценки срока службы режу- 5 щей кромки FW-равномерный износ профил  (0,38 мм) 0.015 дюйма
MW - концентрированный износ профил  0,030 дюйма (0,76 мм)
CR - кратерный износ 0,004 дюйма (0,1 мм) 10 DN - глубина желобка 0.030 дюйма (0,76 мм)
СН - концентрированный износ или вы- крашивание 0,030 дюйма (0,76 мм)
ВК-поломка
Примечание: сталь AS S 1045 эквива- 15 лентна  обозначению (UNS)G- 10450 в унифицированной системе обозначений.
Сроки службы кромки режущих вставок, закрепленных в держателе, при высокой скорости черновой токарной обработки 20 предварительно обработанной стали AI SI1045 представлены в табл.3. Как видно, существенное увеличение срока службы режущей кромки получаетс  при добавлении окиси магни , в то врем  как уменьшение 25 срока службы имеет место при добавлении оксида иттри , несмотр  на высокий уровень тетрагональной окиси циркони , присутствующей в композици х, содержащих окись иттри . 30Композиции
Номинальна  композици : , SICW 5% об. ZrOz - 10% об. : CERA L ОХ- Н РА-5-без MgO
SiCW: ТОКА 1, сорт 1
35 Zr02: Magnesium Electron (SC15) - нестабилизированный (размер частиц 0,5-0,6 мкм, параметр по BET 5-8 м2/г).
Гор чее прессование . Втора  сери  смесей №№ 7-11 пред- 40 ставлена в табл.4, также демонстрирующей вли ние уровн  окиси магни  на содержание тетрагональной окиси циркони , а также на срок службы режущей кромки. Все образцы были обработаны и подвергнуты 45 гор чему прессованию аналогично смес м № 1-6.
Физические и механические свойства материалов приведены в табл.5. Как видно, содержание тетрагональной окиси циркс- 50 ни  снова уменьшаетс  с увеличением содержани  добавки окиси магни . Это вл-и ние также показано на фиг.2 в виде кривой Ш. Смеси № 7-11 имеют повышенное содержание тетрагональной окиси цир- 55 копи  по сравнению с материалами, которые представлены кривой 1. Это вли ние , как мы полагаем, объ сн етс  пониженным содержанием SICW (5% об против 10% об.), которое имело место во второй группе смесей. За вители вы вили, что при
увеличении содержани  нитевидных кристаллов из карбида кремни  количество тетрагональной окиси циркони  уменьшаетс  дл  данного содержани  окиси циркони  и размера частиц окиси циркони , которые поддерживаютс  посто нными.
Сроки службы вставки, закрепленной в оправке, при высокоскоростной грубой обточке стали AIS 1 представлены в табл.6.
Тестовые процедуры и услови , а также критерии оценки срока службы режущей кромки, которые были использованы дл  составлени  данных, представленных в табл.5 и 6, такие же, как при составлении табл.2 и 3.
В другом примере, согласно насто щему изобретению, была приготовлена композици , содержаща  AlaOs, 2,5% об. SiCW, 10% об. Zr02, 1,05% об. МдО, Порци  этой композиции весом 50 г была приготовлена первым перемешиванием AlaOs/CERAL АХ, сорт. НРА-0,5 с МдО (0,05% по массе (Zr02/Magnes um Electron SiC 15) и МдО (Сорт Fisher Reahent) в виде шлама (пропа- нол) в вибрационной мельнице, с использованием циклоид AlaOa в течение одного часа. Затем был добавлен шлам SiCW (ТОКА , сорт I), и всю полученную смесь перемешивали в течение одного часа. и Zr02, содержащиес  в шламе, были предварительно размолоты до среднего размера частиц около 0,5-0,7 мкм и 0,5-0,6 мкм, соответственно . Затем смесь была высушена в поддоне, просе на через сито 100 меш (отверстие 0,149 мм) и изостатически ком- пактирована при комнатной температуре и давлении 30000 фн/дм2 (2109 кг/см2). Заготовки были после этого нарезаны из цельного элемента, спрессованного в холодном состо нии, после чего они были прокалены при температуре 1700°С в течение одного часа в атмосфере аргона, после чего было выполнено гор чее изостатическое прессование при температуре 1600°С в среде аргона под давлением 17000 фн/дм2 (1195 кг/см ) в течение одного часа. Полученные образцы имели плотность более 99% (т.е. они имели предельную плотность). Как было описано применительно к предыдущим образцам , данные образцы были обработаны дл  проведени  физических и механических испытаний, причем они были прошлифованы с получением закрепл емых в оправках режущих вставок. Было определено, что образцы содержат около 6,6% об. тетрагональной окиси циркони . Оценка показала, что материал, обработанный таким образом , имел размер частиц окиси циркони  около 5 мкм и менее. Режущие вставки типа,
описанного в табл.3, были проверены при услови х, соответствующих таблице 3, Срок службы режущей кромки (повреждение DN) составил 14,4 мин, а повреждени  FW и СН
18,9 мин.
Мы полагаем, что срок службы режущей кромки можно увеличить или сделать его более посто нным, если режущую кромку прохонинговать и/или поверхность вставки протереть или полировать дл  удалени  с поверхности материала, содержащего повышенное количество моноклинического и пониженное количество тетрагонального оксида циркони  по сравнению с параметрами материала в объеме, соответствующими параметрам полированной поверхности. Известно, что напр жени  при шлифовании создают поверхностный слой, в котором часть метастабильной тетрагональной окиси циркони  переходит в моноклиническую окись циркони . Желательно, чтобы, по крайней мере, часть таких поверхностных зон вставки, которые подвергаютс  воздействию высоких температур в процессе работы , имели максимальное количество тетрагональной окиси циркони , котора  может подвергатьс  высокотемпературной трансформации.
Хот  примеры, описанные выше, представл ют насто щее изобретение дл  обработки м гких сталей, пон тно, что режущие вставки в соответствии с данным изобретением можно использовать дл  обработки других материалов, при этом требуетс  оптимизировать композицию дл  получени  наилучших результатов. Например, дл  высокоскоростной черновой обработки высококачественных никелевых сплавов наиболее подход щими могут оказатьс 
композиции, содержащие около 25-37,5 об.% нитевидных кристаллов карбида кремни .
Все патенты, патентные за вки и доку- менты, на которые сделаны ссылки,  вл ютс  неотъемлемой частью данной за вки.
Другие варианты реализации насто щего изобретени  могут быть сделаны после рассмотрени  насто щего описани . Дан- ное описание и примеры можно рассматривать .только в качестве иллюстрации насто щего изобретени .

Claims (6)

  1. Формула изобретени  . Металлорежуща  вставка, содержаща  керамическую композицию на основе окиси алюмини , армированную нитевидными кристаллами карбида кремни , отличающа с  тем, что керамическа  композици  вставки дополнительно содержит окись маг- ни  и окись циркони , при этом компоненты вход т в композицию в следующем соотнэшении об.%:
    Нитевидные кристаллы карбида кремни 1,5-37,5 Окись магни  0,03-3,0 Окись циркони  5,0-17,5
    п эичем по меньшей мере 2 об.% окиси цир- К ни  композиции  вл етс  тетрагональной модификацией.
  2. 2, Вставка по л.1,отличающа с  том, что композици  содержит по меньшей мере 4 об,% тетрагональной окиси цирко- л .
    Характеристики
    полированной поверхности. Остальна  часть окиси циркони  принималась как моноклиническа . Кубическую окись циркони , котора  может присутствовать в небольших количествах, мы включили в тетрагональную окись циркони 
  3. 3. Вставка по п.1,отличающа с  тем, что композици  содержит по меньшей мере 6 об.% тетрагональной окиси циркони .
  4. 4. Вставка по пп.1-3, отличающа - с   тем, что окись циркони  имеет средний размер частиц менее 2 мкм.
  5. 5. Вставка по пп.1-3, отличающа - с   тем, что окись циркони  имеет средний размер не более 5 мкм.
  6. 6. Вставка по пп.1-5, отличающа - с   тем, что в композицию дополнительно введены нитевидные кристаллы карбида титана .
    Таблица 1
    Таблица 2
    151838084 16
    Таблица 3 Токарна  обработка стали AIS I 1045/твердость по Бринелю 192-200
    Характеристики
    Таблица 6
    Токарна  обработки стали Al S I 1045/твердость по Бринелю 197-199
    Таблица 4
    Таблица 5
    6
    70
SU914895548A 1988-11-03 1991-04-30 Металлорежуща вставка RU1838084C (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US26695988A 1988-11-03 1988-11-03
US07/266,714 US4960735A (en) 1988-11-03 1988-11-03 Alumina-zirconia-silicon carbide-magnesia ceramics
PCT/US1989/004598 WO1990005045A1 (en) 1988-11-03 1989-10-13 Alumina-zirconia-silicon carbide-magnesia ceramic articles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1838084C true RU1838084C (ru) 1993-08-30

Family

ID=26951994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU914895548A RU1838084C (ru) 1988-11-03 1991-04-30 Металлорежуща вставка

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0441877B1 (ru)
JP (1) JPH0777681B2 (ru)
KR (1) KR0156377B1 (ru)
CN (1) CN1025023C (ru)
AU (1) AU626942B2 (ru)
DE (1) DE68910984T2 (ru)
ES (1) ES2018641A6 (ru)
RU (1) RU1838084C (ru)
WO (1) WO1990005045A1 (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000343146A (ja) * 1999-05-31 2000-12-12 Ngk Spark Plug Co Ltd エッジ付きセラミック部材、リードフレーム製造用打抜パンチ、リードフレームの製造方法及びエッジ付きセラミック部材の製造方法
CN102825276B (zh) * 2012-08-31 2015-03-04 重庆理工大学 一种超细晶氧化铝陶瓷刀具及其制备工艺
CN104387064A (zh) * 2014-11-11 2015-03-04 合肥皖为电气设备工程有限责任公司 一种高强度切削刀具用陶瓷及其制备方法
CN104387039A (zh) * 2014-11-11 2015-03-04 合肥皖为电气设备工程有限责任公司 一种氧化铝基耐磨切削陶瓷及其制备方法
CN106495689B (zh) * 2016-09-27 2019-09-24 湖北工业大学 黑色氧化锆陶瓷的制备方法
CN107500729A (zh) * 2017-07-26 2017-12-22 侯小芳 一种用于制备模具的陶瓷及其制备方法
JP7124093B2 (ja) * 2018-08-29 2022-08-23 京セラ株式会社 静電チャックおよび静電チャックの製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2744700C2 (de) * 1977-10-05 1987-05-27 Feldmühle AG, 4000 Düsseldorf Sinterwerkstoff auf Basis von dichten, nichtmetallischen Hartstoffen wie hochschmelzenden Metallcarbiden, Metallnitriden, Metallboriden und Metalloxiden mit darin eingelagerten Zirkon- und/oder Hafniumoxid
US4366254A (en) * 1980-04-17 1982-12-28 The Valeron Corporation High toughness ceramic cutting tool
US4507224A (en) * 1982-12-03 1985-03-26 Agency Of Industrial Science & Technology Ceramics containing fibers of silicon carbide
JPS6011266A (ja) * 1983-06-30 1985-01-21 日立金属株式会社 切削工具用セラミツクス
US4745091A (en) * 1983-11-09 1988-05-17 Landalloy, Inc. Novel compositions for oxide ceramics
US4543345A (en) * 1984-02-09 1985-09-24 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Silicon carbide whisker reinforced ceramic composites and method for making same
DE3518844A1 (de) * 1985-05-24 1986-11-27 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen Keramischer verbundwerkstoff
DE3662782D1 (en) * 1985-06-10 1989-05-18 Ngk Spark Plug Co Fiber-reinforced compositie material for tools
US4789277A (en) * 1986-02-18 1988-12-06 Advanced Composite Materials Corporation Method of cutting using silicon carbide whisker reinforced ceramic cutting tools
US4657877A (en) * 1986-05-21 1987-04-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Silicon carbide whisker-zirconia reinforced mullite and alumina ceramics
US4749667A (en) * 1987-02-03 1988-06-07 Carboloy Inc. Alumina - zirconia ceramics reinforced with silicon carbide whiskers and methods of making the same
SE8701172D0 (sv) * 1987-03-20 1987-03-20 Sandvik Ab Whiskerforsterkt keramiskt skerverktyg
US4852999A (en) * 1987-05-28 1989-08-01 Kennametal Inc. Cutting tool
US4801510A (en) * 1987-09-02 1989-01-31 Kennametal Inc. Alumina coated silcon carbide whisker-alumina composition
US4770673A (en) * 1987-10-09 1988-09-13 Corning Glass Works Ceramic cutting tool inserts

Also Published As

Publication number Publication date
EP0441877A4 (en) 1992-02-26
DE68910984D1 (de) 1994-01-05
EP0441877B1 (en) 1993-11-24
CN1042702A (zh) 1990-06-06
CN1025023C (zh) 1994-06-15
AU626942B2 (en) 1992-08-13
EP0441877A1 (en) 1991-08-21
ES2018641A6 (es) 1991-04-16
JPH03505709A (ja) 1991-12-12
AU4529489A (en) 1990-05-28
JPH0777681B2 (ja) 1995-08-23
WO1990005045A1 (en) 1990-05-17
KR900701475A (ko) 1990-12-03
KR0156377B1 (ko) 1998-07-21
DE68910984T2 (de) 1994-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5024976A (en) Alumina-zirconia-silicon carbide-magnesia ceramic cutting tools
JP2616827B2 (ja) アルミナージルコニアーカーバイド ホイスカーにより強化された切削工具
AU673546B2 (en) High Z sialon refractory inserts and cutting tools
EP0026750B2 (en) Cutling insert of a ceramic alloy
EP0279102A2 (en) Transformation toughened zirconia-titania-yttria ceramic alloys
JPH0662334B2 (ja) セラミック複合材料の焼結体
US5059564A (en) Alumina-titanium carbide-silicon carbide composition
CA1332104C (en) Alumina-zirconia-silicon carbide-magnesia cutting tools
RU1838084C (ru) Металлорежуща вставка
JP2008162883A (ja) 堅牢性が要求される操作のためのセラミック材料およびこれにより形成される切削工具
KR20080061319A (ko) 인성을 요하는 작업을 위한 세라믹 재료와 이 세라믹재료로 제조된 절삭 공구
US5326731A (en) Ceramic compositions for wear resistant applications
US4960735A (en) Alumina-zirconia-silicon carbide-magnesia ceramics
EP0449844B1 (en) Alumina-zirconia-silicon carbide-magnesia compositions and cutting tools
US4965231A (en) Alumina-zirconia-silicon carbide-magnesia compositions and articles made therefrom
US4434238A (en) Ceramic cutting tool formed from Si3 N4 --Y2 O3 --SiO2 and method of making
JPH06122563A (ja) セラミックス複合材料及びその製造方法
JPH0260442B2 (ru)
JPH0450269B2 (ru)
JP2699104B2 (ja) A1▲下2▼O▲下3▼‐TiC系セラミック材料
CA1332106C (en) Alumina-zirconia-silicon carbide-magnesia ceramic cutting tools
JPH03126659A (ja) 超硬質セラミックス
JPS6257598B2 (ru)
JPH04315506A (ja) セラミック切削工具及びその製造方法
JPH04315507A (ja) セラミック切削工具及びその製造方法