刀具的分类及发展方向

2.1 硬质合金
   
   硬质合金是以wc等难熔金属碳化物为基体,以co等过渡族金属为粘结相,采用粉末冶金方法制备的材料。硬质合金具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐
   
   磨损、耐腐蚀、热膨胀系数小以及高化学稳定性等优点,是目前最主要的切削刀具材料，超细硬质合金、涂层硬质合金是其在未来最主要的发展方向。
   
   刀具材料性能的两个关键指标—硬度和强度之间总存在着矛盾，超细硬质合金是解决这种矛盾的重要途径。目前国内外在超细硬质合金原料、晶粒长大抑制、制备工艺等方面的研究已取得突破性进展。超细wc-co硬质合金在印刷电路板打印针、金属切削等领域得到了广泛应用。但一方面，目前市场上多为亚微晶粒硬质合金（0.6～0.9μm），而真正的超细硬质合金材料（0.5μm）十分少。晶粒超细化可获得强度硬度 “双高”的性能，因此晶粒度小于0.5μm的硬质合金材料目是未来超细合金研究和发展的方向，而超细硬质合金制备过程中的均匀性，晶粒度控制等仍是需要解决的问题。另一方面，目前超细硬质合金主要是k类，而应用更广泛的p、m类硬质合金的超细化的研究在国内外也已经得到重视。
   
   上世纪70年代出现的刀具涂层技术是刀具发展史上的一个里程碑，涂层技术得到了高速发展。采用各种涂层技术在硬质合金基体上涂覆上一层或者多层高硬度、高耐磨损性能的材料，可显著提高刀具的使用性能。在工业发达国家中，涂层刀具材料占全部刀具材料使用量的70-80。涂层硬质合金在未来主要关注的三个方面，即优质涂层基体的开发、涂层材料的开发及纳米化、涂层技术的改进的新技术开发。梯度硬质合金表面富co、具有良好的抗涂层裂纹扩散能力，研究梯度结构的形成过程,精确控制梯度结构硬质合金微观组织，使其成为优质的涂层基体。同时强韧性优异的涂层基体新材质的开发也非常重要。目前的涂层材料包括tic、tin、al2o3、tialn等，开发新的耐磨涂层材料及组合，制备具有
   
   纳米级晶粒度的涂层组织是获得高切削性能的保证。目前的涂层技术主要包括cvd、pvd等，但cvd存在温度高、使用有毒性的气体等缺点； pvd方法是在500℃或者低于500℃下进行的，膜基体结合力有待提高，改进目前的涂层工艺和开发新的涂层技术非常必要。
   
   2.2 金属陶瓷
   
   ti(c，n)基金属陶瓷刀具有更好的红硬性，耐磨性和化学稳定性，与金属间的摩擦系数极低，抗粘刀能力强，有利于提高加工件的表面光洁度和控制尺寸精度，可用于制成微型可转位刀片,用于精镗孔、精孔加工和以车代磨等精加工领域，其功能填补了传统wc-co系硬质合金与al2o3陶瓷刀具之间的空白，是一
   
   种大有前途的刀具材料。必须指出的是，与大量使用w、co的稀缺战略资源硬质合金相比，金属陶瓷以相对丰富的ti和ni为主要原材料资源，具有明显的资源优势。目前，金属陶瓷发展最好的日本，其切削刀具中金属陶瓷（绝大部分是ti(c,n)基金属陶瓷）已经占到30以上。美国的切削刀具市场上，金属陶瓷刀具已占5以上，且仍在增加。我国作为世界第一大硬质合金生产国与消费国