【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及切削工具，具体为一种晶粒定向sialon陶瓷切削刀片及其制备方法。
技术介绍
1、sialon陶瓷具有高化学稳定性、高红硬性、高温强度好、自润滑、抗氧化性等优点，是理想高温结构材料之一，作为切削刀具，可对铸铁和镍基高温合金等金属材料进行高速加工。
2、sialon陶瓷是一种具有特殊微观结构的陶瓷材料，其晶粒呈长柱状，晶粒自身物理、力学性能各向异性。在多晶体中，这种晶粒长轴方向随机取向，形成整体均匀并且整体呈现各向同性。为充分应用其晶体某个方向的优异性能，可对晶粒取向进行设计，使其多晶材料呈现各向异性，从而实现材料性能的优化。通过控制制备多晶sialon陶瓷的工艺参数，可以实现对 sialon 陶瓷性能的精确设计和调控，满足不同应用场景的需求。
3、随着工具技术的日益革新，现代刀具设计正逐步向可转位刀片、多功能、专用的复合刀具和模块化工具系统转变。在这一趋势中，多种精密、高效、优质的可转位刀片已被广泛应用于车削、铣削、钻削等加工过程中，成为当前刀具设计的主流形式。在众多可转位刀片结构中，标准形状的刀片因其通用性和适应性而占据主导地位。对于陶瓷刀具而言，相对于硬质合金等刀具，其材料强度和韧性较低，大长径比的陶瓷刀具应用范围较窄，为充分发挥其优势特性，其主要应用形式倾向于可转位刀片。这种刀片设计特点在于其多个不同方向上拥有相同的切削刃结构，从而确保转位的精确度、操作的便捷性以及成本效益。
4、目前，均质结构sialon陶瓷切削刀具已大量使用，用于高速加工镍基合金可大大提高效率。然而，由
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种晶粒定向sialon陶瓷切削刀片及其制备方法，解决采用整体织构化sialon陶瓷材料作为可转位刀片，会导致刀片各刀尖处晶粒取向不一致、刀片尺寸设计受限以及稳定性下降等问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种晶粒定向sialon陶瓷切削刀片，所述刀片包括一个sialon陶瓷层和至少一个基体；
3、所述sialon陶瓷层中的晶粒在刀片刃口处沿优选的取向排列；
4、所述基体与sialon陶瓷层之间通过一个具有互锁穿插结构的界面复合，其中该界面结构包括由至少一种异质材料构成的复合层；
5、所述刀片的每个切削刃在晶粒取向上具有一致性，每个刀尖的晶粒取向相对角度保持一致。
6、优选的，所述基体为高速钢、硬质合金、金属陶瓷和氮化硅中的一种或几种。
7、优选的，所述优选的晶粒取向为晶粒的长轴与刀片的主切削力方向相平行或成一定角度，以优化刀片的切削性能和耐久性。
8、优选的，所述复合层包括由wc、tic或ticn为主要成分的陶瓷材料，该层通过烧结或化学反应与sialon陶瓷层结合。
9、优选的，所述每个刀尖的晶粒取向的相对角度保持一致的特征是通过在制备过程中控制石墨模具的压头配置和压缩方向来实现，确保在烧结过程中晶粒沿预定方向成长。
10、本专利技术还提供一种晶粒定向sialon陶瓷切削刀片的制备方法，包括以下步骤：
11、s1、将原料粉体和复合层放入石墨模具，通过快速升温加热，采用具有凹陷型腔结构的石墨压头，经三面限制压缩并进行烧结，获得晶粒择优取向的sialon陶瓷复合片毛坯；
12、s2、将所述晶粒择优取向的sialon陶瓷复合片毛坯承压表面打磨平整，并沿着晶粒方向切割成刀尖形状sialon陶瓷复合片；
13、s3、将所述刀尖形状sialon陶瓷复合片按照其晶粒平行或垂直切削刃方向焊接于基体上，得到晶粒定向sialon陶瓷刀片胚体；
14、s4、将所得刀片胚体沿晶粒方向精密刃磨，得到晶粒定向sialon陶瓷切削刀片。
15、优选的，所述步骤s1的三面限制压缩包括：侧面为限制面，垂直压缩方向的面为自由面，其中侧面为平面或圆弧面。
16、优选的，所述步骤s1的烧结的工艺包括：
17、在受控的温度和压力条件下进行加热和保温，以实现sialon陶瓷层的晶粒择优取向；
18、加热至预设温度区间内的一个温度点，并在该温度下维持一定时间，随后以控制的速率升温至更高的温度以完成烧结；
19、烧结完成后，以控制的速率降温至低于烧结温度的一个安全温度，以保证材料的结构稳定性。
20、优选的，所述烧结的工艺包括：
21、以50～300℃/min的速率升温至1300～1500℃，并加压1～5mpa，在1300～1500℃保温10～30 min，并加压1～5mpa；
22、再以30～200℃/min的速率升温至1600～1900℃，并加压20～30mpa；在1600～1900℃保温5～60 min，并加压30～50mpa；
23、再以30～100℃/min的速率降温至500～900℃，并加压1～5mpa；
24、最后随炉冷却至室温并卸压脱模。
25、优选的，所述步骤s3的焊接为炉中钎焊，工艺包括：
26、以10～30℃/min的速率升温至200～500℃，并保温5～20min；
27、再以6～20℃/min的速率升温至700～950℃，并保温5～30min；
28、再以5～15℃/min的速率降温至室温。
29、本专利技术提供了一种晶粒定向sialon陶瓷切削刀片及其制备方法。具备以下有益效果：
30、1、本专利技术与传统sialon陶瓷切削刀片相比，晶粒定向的sialon陶瓷复合切削刀片，进一步提高了抗沟槽磨损能力，或抗磨粒磨损能力，在主切削力方向强度更高、稳定性更好。
31、2、本专利技术与整体择优取向材料的刀片相比，本专利技术的刀片每个切削刃具有一致性，其各刀尖的晶粒取向相对角度一致。
32、3、本专利技术与直接钎焊陶瓷刀具相比，本专利技术的刀片具有互锁穿插的异质界面结构，具有高强度，可在大悬伸下工作，并且切削参数范围更广，可在更大的切削用量下进行切削加工。因为陶瓷刀具通常在切削本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种晶粒定向SiAlON陶瓷切削刀片，其特征在于，所述刀片包括一个SiAlON陶瓷层和至少一个基体；
2.根据权利要求1所述的晶粒定向SiAlON陶瓷切削刀片，其特征在于，所述基体为高速钢、硬质合金、金属陶瓷和氮化硅中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的晶粒定向SiAlON陶瓷切削刀片，其特征在于，所述优选的晶粒取向为晶粒的长轴与刀片的主切削力方向相平行或成一定角度，以优化刀片的切削性能和耐久性。
4.根据权利要求1所述的晶粒定向SiAlON陶瓷切削刀片，其特征在于，所述复合层包括由WC、TiC或TiCN为主要成分的陶瓷材料，该层通过烧结或化学反应与SiALON陶瓷层结合。
5.根据权利要求1所述的晶粒定向SiAlON陶瓷切削刀片，其特征在于，所述每个刀尖的晶粒取向的相对角度保持一致的特征是通过在制备过程中控制石墨模具的压头配置和压缩方向来实现，确保在烧结过程中晶粒沿预定方向成长。
6.一种晶粒定向SiAlON陶瓷切削刀片的制备方法，制备如权利要求1-5任一项所述的晶粒定向SiAlON陶瓷切削刀片，其特征在于，包
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的三面限制压缩包括：侧面为限制面，垂直压缩方向的面为自由面，其中侧面为平面或圆弧面。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的烧结的工艺包括：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的工艺包括：
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的焊接为炉中钎焊，工艺包括：
...【技术特征摘要】
1.一种晶粒定向sialon陶瓷切削刀片，其特征在于，所述刀片包括一个sialon陶瓷层和至少一个基体；
2.根据权利要求1所述的晶粒定向sialon陶瓷切削刀片，其特征在于，所述基体为高速钢、硬质合金、金属陶瓷和氮化硅中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的晶粒定向sialon陶瓷切削刀片，其特征在于，所述优选的晶粒取向为晶粒的长轴与刀片的主切削力方向相平行或成一定角度，以优化刀片的切削性能和耐久性。
4.根据权利要求1所述的晶粒定向sialon陶瓷切削刀片，其特征在于，所述复合层包括由wc、tic或ticn为主要成分的陶瓷材料，该层通过烧结或化学反应与sialon陶瓷层结合。
5.根据权利要求1所述的晶粒定向sialon陶瓷切削刀片，其特征在于，所述每个刀...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭大旺，姚骏耀，肖水清，李卫，
申请(专利权)人：岭南师范学院，
类型：发明
国别省市：
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