[发明专利]用于要求良好的抗缺口磨损性的应用的陶瓷材料及其制成的切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种适合于加工镍基和钴基材料的陶瓷氮化硅基的材料，这种材料有时被称为具有良好的抗缺口磨损性、可接受的后刀面磨损性和足够的韧性的超耐热合金(HRSA)。

背景技术

由于陶瓷材料较高的热硬性，因此用于切削刀具应用的陶瓷材料适合于加工在高温下具有较高硬度、高拉伸强度以及较低热扩散性的工件材料，并且对于有时称为超耐热合金(HRSA)的自硬化材料(诸如，例如一些类型的镍基和钴基的材料)而言特别是如此。

用于切削刀具的很多氮化硅基材料都是利用氧化铝(Al₂O₃)作为烧结助剂进行制造。铝和氧具有分别取代氮化硅晶体结构中的硅和氮的能力，从而形成所谓的塞隆(硅铝氧氮)陶瓷，这种陶瓷由Si-Al-O-N构成，有时还利用阳离子Meⁿ⁺进行稳定，其中Me可以从大量的(稀土)金属和镧系元素中选择，这些元素具有适当的离子半径(r＜1.0)，例如Y、Yb、Dy、Lu、Li、Ca、Mg、Sc等。

已经检测到了很多塞隆相，并且已经对其进行了表征，例如参见Izhevskiv V A，Genova L A，Bressiani J C和Aldinger F的文章“Progressin SiAlON ceramics”(J.Eur.Ceram.Soc.20，2275-2295(2000))，但是切削刀具材料中所用的主要相仍然是α-塞隆相，R_xSi_12-(m+n)Al_(m+n)O_nN_(16-n)(1.0＜m＜2.7；n＜1.2)，其中R是离子半径＜1.0的上述金属或者镧系元素中的一种，和β-塞隆：Si_6-zAl_zO_zN_8-z(0＜z＜4.2)。

在烧结时，所用的原材料，通常为氮化硅、氧化铝和AlN或者一些塞隆“多相”(或“多型体”)，例如12H、21R等的混合物，与金属或镧系元素的氧化物，一起形成了过渡熔体，α和β-塞隆相，并且可能是其它相，例如(如果Y用作上述的金属离子R的话)YAG、黄长石、B相、12H等从过渡熔体中结晶出来。在烧结之后，在晶粒之间保留了晶间相。所产生的晶间相的量受到所用的原材料的成分以及烧结条件的影响。