1引言

傳統(tǒng)wc基硬質(zhì)合金刀具是目前市場(chǎng)上應(yīng)用量最多的刀具。我國(guó)鎢資源較為豐富,鈷資源卻極其稀少，如圖1所示，鈷資源對(duì)進(jìn)口依賴(lài)性很高，使硬質(zhì)合金的發(fā)展受限。同時(shí)，Co 元素對(duì)人體健康有害,因此減少Co的使用，開(kāi)發(fā)無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金刀具具有實(shí)際意義。隨著難加工材料的應(yīng)用越來(lái)越多，一些新型材料對(duì)刀具性能要求的提高，傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具已不能滿(mǎn)足部分材料加工要求。

無(wú)粘結(jié)相wc基硬質(zhì)合金是指不含或含少量金屬粘結(jié)劑( <0. 5% ,質(zhì)量分?jǐn)?shù))的硬質(zhì)合金材料,也可稱(chēng)為WC基的金屬陶瓷材料，是近年來(lái)興起和發(fā)展的材料,具有優(yōu)異的耐腐蝕性、抗氧化性、耐磨性及紅硬性[3,4]。目前在機(jī)械加工刀具、礦山開(kāi)采器械、模具和耐磨件等領(lǐng)域已有運(yùn)用。但由于缺少粘結(jié)相，無(wú)粘結(jié)相刀具材料難以致密化，韌性過(guò)低的不足限制了其發(fā)展,特別是在刀具方面的應(yīng)用。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金刀具的研究成果進(jìn)行綜述,闡述當(dāng)前無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金刀具運(yùn)用和發(fā)展的困難和問(wèn)題,并對(duì)未來(lái)無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金刀具的發(fā)展做出合理的推測(cè)。

2、常用難加工材料加工刀具

隨著科技的發(fā)展，鈦合金、高溫合金、超強(qiáng)度鋼以及復(fù)合材料等難加工材料在航天航空、采礦、兵器等工業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣，但這些難加工材料存在切削力大、切削溫度高、刀具磨損嚴(yán)重等問(wèn)題，一直都是切削加工的難題。

(1)傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具

傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具主要包括YT(鎢鈷鈦合金)類(lèi)、yWV(鎢鉆鈦?zhàn)夂辖?/span>)類(lèi)、yG鎢鈷合金)類(lèi)，硬度在S5RA以上，抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性較好，可承受850100高溫，具有優(yōu)越的綜合性能,在切削加工中得到廣泛應(yīng)用，是目前應(yīng)用最廣泛的刀具”。但粘結(jié)相(鐵族金屬)化學(xué)性質(zhì)活潑,易腐蝕和氧化，且不耐高溫。因此,在一- 些加工溫度高、化學(xué)性質(zhì)活潑的難加工材料加工中，如鈦合金加工,刀具易發(fā)生溶解擴(kuò)散磨損、粘接磨損和氧化磨損等，大大縮短了刀具使用壽命，同時(shí)影響材料表面加工質(zhì)量[6]

 (2)涂層硬質(zhì)合金刀具

涂層硬質(zhì)合金刀具是通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)等方法，在硬質(zhì)合金刀具基體上覆蓋一層高硬度材料。涂層硬質(zhì)合金刀具比傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具擁有更高的表面硬度。因此加工高硬度難加工材料時(shí)，具有更好的切削性能，在一定程度上改普了傳統(tǒng)硬質(zhì)合全力其任能，延權(quán)了刀具使用壽命，但涂層常損后，修線(xiàn)困難，服年較高，不適宜在大規(guī)模常用件的加工中使用。

(3)陶瓷刀具

陶瓷刀具興起于20世紀(jì)80年代，比傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具擁有更高的硬度、紅硬性及耐磨性，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不與工件材料反應(yīng),但其韌性不足。在加工塑性較高的材料(如含碳量較低的鋼材和塑料)時(shí)，具有良好的切削性能和使用壽命,因此在加工塑性材料中得到廣泛應(yīng)用。然而,陶瓷刀具在加工硬脆的難加工材料時(shí),刀具承受沖擊大，易發(fā)生崩刃破壞，大大縮短刀具使用壽命。

 (4)金剛石刀具及立方氮化硼刀具

金剛石刀具( PCB)材料在目前已知刀具材料中硬度最高，同時(shí)具有高的導(dǎo)熱性和彈性模量，低的膨脹系數(shù)和摩擦系數(shù)。因碳元素易與鐵元素發(fā)生反應(yīng)，因此，金剛石刀具無(wú)法加工鐵及其合金材料，但對(duì)鋁合金材料具有良好的切削性能，切削速度可達(dá)2500 - 5000m/ min。立方氮化硼( CBN)刀具興起于20世紀(jì)50年代，硬度稍次于金剛石刀具。立方氮化硼刀具具有高的紅硬性、導(dǎo)熱性且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，切削性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)硬質(zhì)合金材料，適宜于精密的小批量難加工材料的加工。但立方氮化硼刀具價(jià)格昂貴,亦不適合大規(guī)模加工使用。

(5)無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金刀具

無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金刀具比傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具擁有更高的硬度和紅硬性，更優(yōu)異的耐腐蝕性抗氧化性耐磨性，比陶瓷刀具具有更好的韌性，力學(xué)性能介于傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具之間(各種刀具材料性能對(duì)比見(jiàn)圖2)，在加工一些發(fā)熱量大、硬度高的難加工金屬材料(如鈦合金)時(shí)，具有更好的切削性能和更長(zhǎng)的刀具使用壽命。