陶瓷刀具范文

陶瓷刀具篇1

关键词：高速切削；金属陶瓷；性能改良；微波烧结

1 刀具材料概况

在现代工业生产中常用的刀具材料有工具钢、硬质合金、超硬刀具材料（包括陶瓷，金刚石及立方氮化硼等）[1]。（1）常用作刀具的工具钢包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢。（2）硬质合金。硬质合金大量应用在刚性好，刃形简单的高速切削刀具上，随着技术的进步，复杂刀具也在逐步扩大其应用。（3）涂层刀具材料。硬质合金或高速钢刀具通过化学或物理方法在其上表面涂覆一层耐磨性好的难熔金属化合物，既能提高刀具材料的耐磨性，而又不降低其韧性。（4）其它刀具材料如陶瓷刀具和人造金刚石等。

2 金属陶瓷材料

金属陶瓷材料是一种有金属或者合金与同一种或几种陶瓷所组成的非均质复合材料[2]。它具有优良的综合力学性能，具有陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损，耐高温，又保持了金属材质的塑性与韧性，有着十分广泛的应用前景。在20世纪30年代人们就把金属陶瓷材料应用于刀具中，但是做成的刀片还比较脆，主要用于精加工中。从上世纪70年代以来，TiN对TiC-Ni系有显著作用被奥地利维也纳大学kieffer等发现，Ti（C，N）基金属陶瓷引起了人们的注意，TiC合金中开始引入硬质相氮化物，进一步在更大范围内扩大了金属陶瓷的应用。

3 Ti（C，N）基金属陶瓷

3.1 Ti（C，N）基金属陶瓷相组成

（1）Ti（C，N）基金属陶瓷粘结相。Ti（C，N）基金属陶瓷的主要成分是Ti（C，N），常用的粘结相为Co-Ni，起增强作用，同时有研究表明向Ti（C，N）基金属陶瓷中添加少量的Al可起到弥散强化作用，改善材料的室温和高温力学性能，并提高材料的硬度、耐磨性和冲击韧度，同时对于抑制刀尖变形也有显著作用。也有研究采用5%～30%的Cr来代替Co，形成Cr-Ni粘结相，陶瓷材料的润湿性可以得到极大改善，同时材料的高温强度和高温抗氧化性也将提高。通常控制Cr/（Ni+Cr）在0.02～0.4之间。

（2）硬质相。常用的硬质相有WC、AlN、Mo2C、ZrC、VC、HfC和Cr3C2等，通过相互作用进一步形成（Zr、Ti、Nb、W、V）固溶相，使得硬质相得到进一步强化。由于WC的弹性模量比Ti（C，N）和TiC高，Ti（C，N）基金属陶瓷的强韧性可以通过添加WC进行改良，并且加入后能使硬质相晶粒得到细化，从而其横向断裂强度得到提高，使得WC成为其常用的一种添加剂。当加入的WC含量足够多时，在基体中会产生WC非平衡的相，使得其热膨胀系数大大减小，传导率明显增大，进而能明显提高其抗热震能力，达到克服其刀具的刀口易出现变形的缺陷。研究还发现，把含量合理的NbC和TaC等高熔点添加剂加入其中，同样能能使硬质相晶粒得到细化，还能改善其抗氧化性、硬度和横向断裂强度，并且改善其高温抗氧化能力效果比WC更好，但横向断裂强度和硬度的改善效果不如WC显著。此外，研究还表明，把Hf等稀土元素加入其中也可以明显改善其横向断裂强度，究其原因是氧很容易与稀土元素发生化学反应，在界面上与杂质结合生成稀土化合物和氧化物，使其晶界得到净化，界面结合强度、润湿性和烧结性得到良好的改善，从而使Ti（C，N）基金属陶瓷的密度得到提高。

3.2 基本性能

Ti（C，N）基金属陶瓷比TiC基金属陶瓷的高温强度更大、具有更好的硬度以及良好的导热性、优良的耐冲击性等优良性能，因而被用作高速切削刀具材料以及对难切削材料进行精加工和半精加工。经过近70年的发展，Ti（C，N）基金属陶瓷的主要性能在以上方面得到了很好的改良。（1）具有良好的化学稳定性。使用其进行切削作业时，在工件、切屑和刀具接触面上产生氧化铁、镍钼酸盐和M02O3薄膜，这一薄膜能形成干剂从而大大减少了摩擦。钢与Ti（C，N）基合金之间粘结弱，即使温度达到700-900°C高温时时也不会有粘结出现，这样作业时不会出现积屑瘤，使得其具有较低的加工表面粗糙度。（2）具有很大的硬度。其硬度可以与陶瓷刀具相差无几，在通常情况下其硬度为91-93.5HRA，甚至高达94-95HRA。（3）耐热性较高。在高温情况下，其具有良好的耐磨性、强度和硬度性能，即使温度高达1100°C-1300°C还能够进行切削作业。一般情况下，其切削速度能够达到300-400m/min，是WC基硬质合金切割速度的高3-4倍，就算对难以加工和高硬度材料进行切削施工时，其削速度仍然能够达到200m/min。（4）抗月牙洼磨损和耐磨性能良好。对钢料进行高速切削时其耐磨性是WC基硬质合金的4到5倍，具有极低的磨损率。（5）抗氧化能力高。通常情况下，Ti（C，N）基金属陶瓷开始出现月牙洼磨损的温度是1100-1200°C，还硬质合金开始出现月牙洼磨损的温度是850°C-900°C，Ti（C，N）基金属陶瓷比硬质合金的温度高200-300°C。

3.3 Ti（C，N）基金属陶瓷的微波烧结制备

车磊等研究表明，高氮（TiC0.5N0.5）合金和较低氮（TiC0.7N0.3的烧结工艺的差异巨大，性能较好的金属陶瓷能够在真空、氮气和氩气等条件下通过硬度较低的低氮（TiC0.7N0.3）合金得到，还只有以氮气为烧结环境下得到的高氮（TiC0.5N0.5）合金才能具备良好的力学性能。张厚安等人研究表明，晶粒度小于500nm的金属陶瓷可以通过微波烧结技术得到，这种金属陶瓷具有较低的力学性能，但其组织致密。微波烧结技术因为其自身固有的加热特性，能快速加热到常规烧结难以达到的高温。超细粉末采用高能球磨的方法十分有效，并且工艺简单、产量高。张厚安等人研究发现，TiC0.7N0.3超细粉末可以采用球磨的方法进行制备。先按规定的成分和配比准备材料，然后采用混料机进行干混，接着采用球磨机进行湿磨和充分拌合，最后混合料干燥后对其进行冷压成型。在HAMiLab-V3000微波高温炉上对经碳管炉脱脂成型后的坯体进行微波烧结，就能够得到（Ti（C，N）基金属陶瓷。将Ti（C/N）粗粉经球磨磨成超细粉，并与TaC、Co、Mo2C、Ni、WC超细粉等混合后在添加纳米（Si3N4 /BN）粉，按规定配备进行配料、湿磨、干燥、过筛，压制成型后预烧结，微波气氛中烧结成具有超细晶粒的金属陶瓷。

4 结束语

综上所述，发展和研制高可靠性高强韧性的Ti（C，N）基金属陶瓷复合材料是Ti（C，N）基金属陶瓷的今后的发展方向，要通过技术个性使其韧性和强度得到更大的提高。要进一步对不同功能、不同结构的纳米级Ti（C，N）基金属陶瓷复合材料进行研究；通过上述研究最终开发出通用性的Ti（C，N）基金属陶瓷刀具切削材料。

参考文献

[1]肖诗纲.刀具材料及其合理选择[M].北京：机械工业出版社，1990.

陶瓷刀具篇2

关键词：高速切削；刀具材料；切削性能

中图分类号：TG50 文献标识码：A

高速切削技术是一种新型的加工制造技术，其通过快速的加工过程缩短机具或零件加工的时间，从而降低加工成本，同时高速切削技术具有精度高的特点，因此很适合对精度要求高的零部件加工，企业通过引进高速切削技术大大提高了生产效率，从而提高企业的市场竞争力。对于高速切削技术来说，刀具是其核心组成部分，是在高速切削过程中与被加工材料直接接触的部分，因此其性能好坏直接影响切削的效果。适用于高速切削的刀具材料有很多，如金刚石、氮化硼、硬质合金、陶瓷材料等，但每种材料都有各自适合的应用领域，并且随着新材料的不断出现，能够用于高速切削刀具的材料也越来越多，这为提高切削速度和精度提供了材料基础。

1 硬质合金

硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘接金属通过粉末冶金工艺制程的合金材料，具有硬度高、耐热等特点，在实际中可用于切削铸铁、玻璃、普通石材、不锈钢、有色金属等材料，但这种材料随着人们对切削工艺要求的不断提高已经不适合单独作为刀具材料。

2 硬质合金改性材料

2.1 硬质合金掺杂材料

随着切削技术的发展，单一的硬质合金刀具无论是在硬度、耐磨性还是热硬性上都显得力不从心，因此人们通过向硬质合金中添加镍、钴、碳化钨等材料对其进行掺杂改性，研究发现改性后的硬质合金硬度、抗氧化性、耐磨性、热硬性等方面的性能都得到了不同程度的改善，而对于常用的碳化钛基硬质合金来说，向其中添加氮化物后材料的性能更是得到了大幅度的提升，但这种材料不适合加工超高温金属以及高温合金、有色金属等。

2.2 涂层硬质合金材料

鉴于普通硬质合金性能不足以满足现代高速切削的要求，而在硬质合金刀具表面涂覆一层或若干层其他硬度高、耐磨性好、性好、难熔的物质可使其性能得到很好的改善，从目前的研究来看，可用于硬质合金刀具涂层的材料有碳化钛、氧化铝、金刚石、纳米材料等。

其中碳化钛单涂层可在一定程度上增加刀具硬度，增加刀具切削速度，且导热系数高，二氧化铝涂层的耐氧化性更强，更耐磨，单导热系数较小，因此在实际应用中常常将这两种材料或者再与第三种材料组成多涂层，取各自材料的优点，从而大大提高刀具的切削性能。

金刚石涂层是利用化学气相沉积法在硬质合金刀具表面形成一薄层的金刚石薄膜，从而使普通硬质合金刀具具备金刚石材料的性质，无论是硬度还是稳定性上都大幅度提升，而且成本上来说要远远低于金刚石材料的刀具，因此应用前景较为广阔，可用于有色金属及纤维材料的切割等。

纳米材料涂层是采用多种不同的纳米级高性能材料制成涂层涂覆于硬质合金刀具的表面，通过不同纳米材料的组合来达到不同的性能指标，较为灵活，是近年才流行起来的涂层技术，可用于高速切割领域，但整体上来处于实验室研究阶段，距离实际应用尚有一定距离。

3 陶瓷材料

陶瓷材料被认为是一种较为先进的高速切削刀具材料，其具有硬度高、耐磨性好、与金属亲和力小、化学稳定性好、使用寿命长等优点，并且在高温下高速切削时切屑依然能够与刀具实现较好的分离，再加上陶瓷良好的热稳定性，导致不易发生切削事故，且在切削过程中被加工零件的加工面粗糙度较小，可实现以车代磨，只通过车床一道工序就完成了车、磨两道工序的工作，因此对简化工艺路线、缩短加工时间具有十分重大的意义。在实际工作中，陶瓷刀具材料常用的有氧化铝基陶瓷、氮化硅陶瓷等。

3.1 氧化铝基陶瓷材料

氧化铝基陶瓷包括氧化铝陶瓷、氧化铝-碳化物陶瓷、氧化铝-金属陶瓷、氧化铝-金属-碳化物陶瓷等。氧化铝陶瓷是以氧化铝陶瓷为主，为增强其抗弯强度向其中添加氧化镍等物质的陶瓷，高温性能较好，一般用于冷硬铸铁、淬火钢等硬脆材料的高速切削，加工精度较高。而为了提高其抗弯性能、硬度以及韧性等一般采用向氧化铝陶瓷内单独添加金属、碳化物、氮化物或几种物质的混合物而形成陶瓷材料，其中氧化铝-金属-碳化物陶瓷的热稳定性最好，硬度最高，可广泛用于合金钢、淬硬钢、铸钢、镍铬合金等金属材料以及纤维玻璃等非金属材料的加工。

3.2 氮化硅陶瓷材料

与氧化铝基陶瓷相比，氮化硅基陶瓷具有较高的强度、断裂韧度和抗热震性能，较低的热胀系数、杨氏模量和化学稳定性。与铸铁不易发生粘结，因此，氮化硅基陶瓷刀具主要用来高速加工铸铁。

4 金刚石材料

金刚石具有硬度极高、热稳定性好、化学稳定性好等优点，常被任务是用于钻探用钻头的最佳材料，由于其优异的性能，使之在高速切削刀具材料中也具有十分广阔的应用前景。现实生活中可用作刀具的金刚石有天然金刚石、人工合成单晶金刚石、聚晶金刚石和化学气相沉积金刚石涂层刀具等，其中金刚石涂层刀具已经在前文中谈到。

天然金刚石刀具无论是耐磨性还是硬度都具备成为最佳刀具的潜质，且加工精度超高，可用于精密仪器、零部件的加工，如光学镜面、芯片等，但天然金刚石也是当前最为昂贵的一种刀具材料。

单晶金刚石是由人工在一定温度、压力等条件下合成的金刚石，因此比天然金刚石的加工低廉很多，其化学稳定性好，尺寸和形状容易控制，在机械加工、电子电路板、光学玻璃以及耐磨地板等的加工等领域均得到广泛的应用。

聚晶金刚石是在几千度高温、几百兆帕的条件下通过金属钴作为粘结剂压制而成的材料，其耐磨性能极佳，因此被用作有色金属、硬质合金或硬质非金属材料的加工等。

结语

高速切削技术是加工企业在激烈的市场竞争中得以生存的法宝，通过高速切削技术可以显著提高加工速度和精度，而随着高速切削技术的不断发展，用于切削的刀具材料也会不断更新变化，因此要结合当下的工艺特点和加工要求选择适合的刀具，并且要紧跟科技发展的步伐，不断将新材料、新技术用于高速切削刀具的制备中，不断使刀具具有更高的强度、化学稳定性、硬度等性能，促进机械加工行业的快速发展。

参考文献

[1]宋炎荣，熊建武，周进.高速切削刀具材料及其合理选用[J].中国西部科技，2011.

[2]张雪华.高速切削刀具材料的应用分析[J].煤矿机械，2004.

陶瓷刀具篇3

关键词 陶瓷雕塑，刀法

1引 言

这里所指的刀已不仅仅是狭义上锋利的、尖锐的铁制工具，而是能够制作设计陶瓷雕塑作品的“刀”。

陶瓷雕塑所采用的工具多数以具有较好的密度和韧性的木料自制而成，有扁的、圆的、尖的、薄的、厚的、利的、钝的、宽的、窄的各种形式，其制作与使用方法历代都传承有序。随着社会的发展、科技的进步，人们的物质生活在不断提高，对精神生活提出了更高的要求，艺术的审美能力也随之提高。因此，陶瓷雕塑艺术的制作应不局限于传统的工具，而选择采用更多种多样的工具，只要能够准确表达作者的想法和作品的内涵就应当毫不吝啬地使用，提出“物有所用”的思想，这就是宽泛意义上的陶瓷雕塑的“刀”。

2刀与手在陶瓷雕塑中所起的作用

刀是手的延伸。心灵的感受和意图借助于大脑，通过手的语言来完成它的表达，为了更好、更丰富、更完美地在作品上表达某种情感，就必须通过工具来实现，这种工具已不局限于作为利器的刀。“中国功夫”的手掌就是一把“刀”，它能劈、砍、切。手是最灵活最直接的“工具”，用手制作的作品自然生动流畅，有强烈的手感，富于弹性，但也有它的局限性――手的体积较大，质地较软，有一定的厚度，只是偶尔用一用指甲，因此，在表现细、尖、薄的时候只能利用质地较硬的工具。

有刀就会有“刀”法。很多人以为石雕、木雕才会有刀法可言，由于石雕和木雕都属硬质材料，所以采用的制作工具自然锋利、尖锐，用铁制工具制作的作品也就有着强烈的“刀”味，而陶瓷雕塑采用的是可塑性的粘土材料，制作起来相对更灵活。远古时期，我们的祖先在制陶时就懂得用硬质工具在陶器上刻出简单的图形和符号，之后更塑造出简单的人形和动物，其“刀”法简约、朴拙。通过时间的推移，加上大脑的不断开发，市场的不断需求，制作陶瓷雕塑的工具日趋精致实用，“刀”法更加细腻，造型完整，线条流畅，给人的感受柔和、精美。

“雕塑”本来就有两种不同的含义，雕是在硬质材料上进行雕刻，塑是利用可塑性材料来进行塑造，由于雕与塑在操作时是共同存在的，从而雕塑成为同一概念。陶瓷雕塑的制作方式有镂雕、捏雕、堆雕、卷雕、围雕，还有挖、按、印、琢、刻、划等手法构成陶瓷雕塑的技法和语言因素，宝贵的传统制作经验应研究和利用，通过继承传统的技法来准确地表达作者的情感与感受，创作出有强烈时代精神的作品，同时也能够带动大众提高艺术的审美。

传统的石湾陶瓷微雕制品“山公”，现今仍保留着强烈的“刀”法，作品一般为三寸以下，凭借一把扁头鼠尾的铁制工具，用扁头部分先做出大体的轮廓，再用鼠尾部分压出衣纹，一刀一线条，随意自然，速度飞快，一气呵成，不再重复，不做修改，极具“刀”味。由于要求高产，也就必然产生程式化，不论男女老少、文人武士都是相同的表现，只是形象有所变化而已。

人的生存状态是一个非常细腻而复杂的过程，因此，我们不是以单一的而又简单的雕塑语言就能够充分和准确地表达某种现状和瞬间的意境，此时“刀”法的运用就显得无比重要。

3“刀”法在陶瓷雕塑中的体现

刀法的选择与运用，对人物题材和材料有着重要的关系。人物不同的性别、年龄、职业，都具有不同的个性。尤其是制作神仙、佛教人物时更应注意。刘传大师的作品“太白醉酒”以写实的手法塑造诗人李白抱着酒罐席地而睡的情态，材料是中温陶土，大师在创作时，对衣纹的塑造下意识地保留了较为明显的工具轨迹，粗中有细、聚中有散、静中有动、起中有伏、强中有弱，而形象的塑造则是以手为主要工具，并且留下了自然的手纹。软硬工具的结合，把“刀”运用得恰到好处，精准地表现了似醉非醉、似人似仙的艺术效果。

陈钟鸣大师的“十二金钗”则运用了唯美主义的表现手法。材料是高温瓷土，在写实的基础上，对人物造型进行概括和提炼，以长线条浅衣纹来表现，“刀”法显得细腻、轻快、微妙，方和圆的结合，塑造了十二个不同人物的性格，给人以淡雅、高贵、轻盈的感觉，作品的成功是本土文化的升华。

过去由于环境的关系以及市场的约束，创作时不能随心所欲，自由发挥，作品缺少突破性的进展，近来笔者在创作中更加重视“刀”法的研究，作品“同乐”采用中温陶土，塑造了一位身穿短裤的老人坐于长凳上，自娱自乐地拉起了二胡。以手直接作为主要的雕塑工具，造型夸张以至变形，高低点的对比形成强烈的骨感，跳动的肌肉随音乐共舞，充满激情。以手作刀比较圆润，所表现的形象没有僵硬的线条，整个造型显得更富有弹性和活力，节奏强烈，是任何工具所不能比拟的。“金色大道”采用中温瓷土，造型饱满浑厚，塑造了一男一女和三轮摩托的组合，刀的轨迹已相互重叠，见不到明显的纹理。形体与形体之间的过渡流畅，浑然一体。有一位雕塑家说过，让一件雕塑作品从山上滚下来，剩下的就是好作品，这说明了整体感之美。

4结语

陶瓷刀具篇4

我们研制的是添加TiN的Ti(C，N)基金属陶瓷。由于TiC比WC具有更高的硬度和耐磨性，TiN的加入可起到细化晶粒的作用，故Ti(C，N)基金属陶瓷可表现出比WC基或TiC基硬质合金更为优越的综合性能。这种新型金属陶瓷刀具材料的广泛应用是以其成功的连接技术为前提的，国内外对陶瓷与金属的连接开展了不少的研究，但对于金属陶瓷与金属连接的技术研究较少，以致于限制了Ti(C，N)基金属陶瓷材料在工业生产中的广泛应用。常用的连接陶瓷与金属的焊接方法有真空电子束焊、激光焊、真空扩散焊和钎焊等。在这些连接方法中，钎焊、扩散焊连接方法比较成熟、应用较广泛，过渡液相连接等新的连接方法和工艺正在研究开发中。本文在总结各种陶瓷与金属焊接方法的基础上，对金属陶瓷与金属的焊接技术进行初步探讨，在介绍各种适用于金属陶瓷与金属焊接技术方法的同时，指出其优缺点和有待研究解决的问题，以期推动金属陶瓷与金属焊接技术的研究，进而推广这种先进工具材料在工业领域的应用。

Ti(C，N)基金属陶瓷性能特点及应用现状

Ti(C，N)基金属陶瓷是在TiC基金属陶瓷基础上发展起来的一类新型工模具材料。按其组成和性能不同可分为：①成分为TiCNiMo的TiC基合金；②添加其它碳化物(如WC、TaC等)和金属(如Co)的强韧TiC基合金；③添加TiN的TiCTiN(或TiCN)基合金；④以TiN为主要成分的TiN基合金。

Ti(C，N)基金属陶瓷的性能特点如下：

(1)高硬度，一般可达HRA91～93.5，有些可达HRA94～95，即达到非金属陶瓷刀具硬度水平。

(2)有很高的耐磨性和理想的抗月牙洼磨损能力，在高速切削钢料时磨损率极低，其耐磨性可比WC基硬质合金高3～4倍。

(3)有较高的抗氧化能力，一般硬质合金月牙洼磨损开始产生温度为850～900℃，而Ti(C，N)基金属陶瓷为1100～1200℃，高出200～300℃。TiC氧化形成的TiO2有作用，所以氧化程度较WC基合金低约10%。

(4)有较高的耐热性，Ti(C，N)基金属陶瓷的高温硬度、高温强度与高温耐磨性都比较好，在1100～1300℃高温下尚能进行切削。一般切削速度可比WC基硬质合金高2～3倍，可达200～400m/min。

(5)化学稳定好，Ti(C，N)基金属陶瓷刀具切削时，在刀具与切屑、工件接触面上会形成Mo2O3、镍钼酸盐和氧化钛薄膜，它们都可以作为干剂来减少摩擦。Ti(C，N)基合金与钢不易产生粘结，在700～900℃时也未发现粘结情况，即不易产生积屑瘤，加工表面粗糙度值较低。

Ti(C，N)基金属陶瓷在具有良好综合性能的同时还可以节约普通硬质合金所必需的Co、Ta、W等贵重稀有金属材料。随着人类节约资源推行“绿色工业”进程的加快，Ti(C，N)基金属陶瓷必会成为一种大有前途的工具材料。目前，Ti(C，N)基金属陶瓷材料得到世界各国尤其是日本的广泛深入研究，一些国家已在积极应用和推广这种刀具材料，世界各主要硬质合金生产厂家都推出了商品牌号的含氮金属陶瓷。如日本三菱综合材料公司开发的NX2525牌号超细微粒金属陶瓷的硬度达到92.2HRA，抗弯强度达2.0GPa，兼具高硬度和高韧性。我国在“八五”期间也成功研制出多种牌号的Ti(C，N)基金属陶瓷刀具，并批量上市，现已发展成为独立系列的一类刀具材料。

金属陶瓷与金属焊接的技术方法

在工业加工生产中，切削加工刀具的刀片与刀杆的连接方式有两种：焊接式和机夹式。刀具的刀片和刀杆连接的好坏直接影响刀具的使用寿命。宋立秋等通过实验研究表明：选用焊接式连接刀片和刀杆时，刀具耐用度高；选用机夹式时，刀具耐用度低。由于Ti(C，N)基金属陶瓷属于脆性材料，熔点比金属高，其线膨胀系数与金属相差较大，使得Ti(C，N)基金属陶瓷刀片与刀杆焊后接头中的残余应力很高，加之与金属的相容性较差，使得金属陶瓷与金属的焊接性较差，一般焊接方法和工艺很难获得满意的焊接接头，目前，采用钎焊和扩散焊对金属陶瓷与金属进行连接已获得成功。随着研究的不断深入，又出现了许多新方法及工艺，以下在介绍各种适用于金属陶瓷与金属焊接技术方法的同时，指出其优缺点和研究方向。

1熔化焊

熔化焊是应用最广泛的焊接方法，该方法利用一定的热源，使连接部位局部熔化成液体，然后再冷却结晶成一体。焊接热源有电弧、激光束和电子束等。目前Ti(C，N)基金属陶瓷熔化焊主要存在以下两个问题有待解决：一是随着熔化温度的升高，流动性降低，有可能促进基体和增强相之间化学反应(界面反应)的发生，降低了焊接接头的强度；另一问题是缺乏专门研制的金属陶瓷熔化焊填充材料。

1)电弧焊

电弧焊是熔化焊中目前应用最广泛的一种焊接方法。其优点是应用灵活、方便、适用性强，而且设备简单。但该方法对陶瓷与金属进行焊接时极易引起基体和增强相之间的化学反应(界面反应)。由于Ti(C，N)基金属陶瓷具有导电性，可以直接焊接，对Ti(C，N)基金属陶瓷与金属电弧焊的试验研究表明是可行的，但需要解决诸如界面反应、焊接缺陷(裂纹等)和焊接接头强度低等问题。

2)激光焊

激光焊是特殊及难焊材料焊接的一种重要焊接方法。由于激光束的能量密度大，因此激光焊具有熔深大、熔宽小、焊接热影响区小、降低焊件焊接后的残余应力和变形小的特点，能够制造高温下稳定的连接接头，可以对产品的焊接质量进行精确控制。激光焊接技术已经成功应用于真空中烧结的粉末冶金材料。据报道，Mittweida激光应用中心开发了一种双激光束焊接方法。它用两束激光工作，一束激光承担工件的预热，另一束激光用于焊接。用这种双激光束焊接方法可以实现各种几何体的连接，并且不会降低原材料的强度和高温性能，焊接时间仅需数分钟。该方法可有效防止焊接过程中热影响区裂纹的产生，适用于Ti(C，N)基金属陶瓷与金属的焊接，但对工装夹具、配合精度及焊前准备工作要求较高，设备投资昂贵，运行成本较高，需要进一步提高其工艺重复性和可靠性。

3)电子束焊

电子束焊是一种利用高能密度的电子束轰击焊件使其局部加热和熔化而焊接起来的方法。真空电子束焊是金属陶瓷与金属焊接的有效焊接方法，它具有许多优点，由于是在真空条件下，能防止空气中的氧、氮等的污染；电子束经聚焦能形成很细小的直径，可小到Φ0.1～1.0mm的范围，其功率密度可提高到107～109W/cm2。因此电子束焊具有加热面积小、焊缝熔宽小、熔深大、焊接热影响区小等优点。但这种方法的缺点是设备复杂，对焊接工艺要求较严，生产成本较高。目前针对Ti(C，N)基金属陶瓷与金属的电子束焊接技术还处于实验阶段。

2钎焊

钎焊是把材料加热到适当的温度，同时应用钎料而使材料产生结合的一种焊接方法。钎焊方法通常按热源或加热方法来分类。目前具有工业应用价值的钎焊方法有：(1)火焰钎焊；(2)炉中钎焊；(3)感应钎焊；(4)电阻钎焊；(5)浸渍钎焊；(6)红外线钎焊。钎焊是Ti(C，N)基金属陶瓷与金属连接的一种主要焊接方法，钎焊接头的质量主要取决于选用合适的钎料和钎焊工艺。李先芬等对Ti(C，N)基金属陶瓷与45号钢采用铜基、银基钎料分别进行了火焰钎焊试验和在氩气保护炉中钎焊试验。火焰钎焊条件下，以H62为钎料的接头的平均剪切强度为37MPa，以BAg10CuZn为钎料的接头的剪切强度达114MPa，以BCuZnMn为钎料的接头的平均剪切强度49MPa；在氩气保护炉焊条件下，以H62为钎料的接头的平均剪切强度为37MPa，以Ag72Cu28为钎料的接头的平均剪切强度为51MPa。通过观察和分析钎焊接头的结合情况及剪切试验，表明Ti(C，N)基金属陶瓷具有较好的钎焊性。但由于接头界面处金属陶瓷中存在残余应力，导致剪切试验时均断在金属陶瓷上，且钎焊接头的剪切强度不高。张丽霞等采用AgCuZn钎料实现了TiC基金属陶瓷与铸铁的钎焊连接。近年来还利用非晶技术研制成功了新的含钛合金系，如CuTi、NiTi合金，可以直接用来钎焊陶瓷与金属，其接头的工作温度比用银铜钎料钎焊的要高得多。目前，金属陶瓷钎焊需要解决如何降低或消除界面处金属陶瓷中的残余应力和提高接头强度的问题。

3压焊

压焊时基体金属通常并不熔化，焊接温度低于金属的熔点，有的也加热至熔化状态，仍以固相结合而形成接头，所以可以减少高温对母材的有害影响，提高金属陶瓷与金属的焊接质量。

1)扩散焊

扩散焊是压焊的一种，它是指在相互接触的表面，在高温压力的作用下，被连接表面相互靠近，局部发生塑性变形，经一定时间后结合层原子间相互扩散而形成整体的可靠连接过程。扩散焊包括没有中间层的扩散焊和有中间层的扩散焊，有中间层的扩散焊是普遍采用的方法。使用中间层合金可以降低焊接温度和压力，降低焊接接头中的总应力水平，从而改善接头的强度性能。另外，为降低接头应力，除采用多层中间层外，还可使用低模数的补偿中间层，这种中间层是由纤维金属所组成，实际上是一块烧结的纤维金属垫片，孔隙度最高可达90%，可有效降低金属与陶瓷焊接时产生的应力。扩散焊的主要优点是连接强度高，尺寸容易控制，适合于连接异种材料。关德慧等对金属陶瓷刀刃与40Cr刀体的高温真空扩散焊接实验表明，金属陶瓷与40Cr焊接后，两种材料焊合相当好，再对40Cr进行调质处理，界面具有相当高的强度，焊接界面的抗拉强度达650MPa，剪切强度达到550MPa。扩散焊主要的不足是扩散温度高、时间长且在真空下连接、设备昂贵、成本高。近年来不断开发出了一些新的扩散焊接方法，如高压电场下的扩散焊，该方法借助于高压电场(1000V以上)及温度的共同作用，使陶瓷内电介质电离，在与金属邻近的陶瓷材料内形成了一薄层充满负离子的极化区。此外，由于材料表面的显微不平度，陶瓷与金属间只有个别小点相接触，大部分地区形成微米级的间隙。集结在微小间隙两侧的离子使这些地区的电场急剧升高，此外加电场可增加3～4个数量级。由于异性电荷相吸，使被连接的两种材料相邻界面达到紧密接触(其间距小于原子间距)，随后借助于扩散作用，使金属与陶瓷得以连接。

2)摩擦焊

摩擦焊是在轴向压力与扭矩作用下，利用焊接接触端面之间的相对运动及塑性流动所产生的摩擦热及塑性变形热，使接触面及其近区达到粘塑性状态并产生适当的宏观塑性变形，然后迅速顶锻而完成焊接的一种压焊方法。摩擦焊广泛用于同类和异种金属的连接，对于不同类材料陶瓷与金属连接的摩擦焊尚属起步阶段。

3)超声波焊

超声波焊是通过超声波振动和加压实现常温下金属与陶瓷接合的一种有效方法。用此方法焊接铝与各类陶瓷均获得成功，而且接合时间仅需几秒钟。由于此方法的接合能是利用超声波振动，结合面不需要进行表面处理，设备较简单，缩短了焊接时间，其成本比钎焊法大幅度降低。该方法应用于金属陶瓷与金属的焊接还有待于进一步研究。

4中性原子束照射法

中性原子束照射法利用中性原子束照射金属与陶瓷的接合面，使接合面的原子“活化”。物质清洁的表面具有极佳的活性，然而物质表面往往沾有污物或覆盖着一层极薄的氧化膜，使其活性降低。该方法主要是对接合面照射氩等惰性气体的1000～1800eV的低能原子束，从表面除去20nm左右的薄层，使表面活化，然后加压，利用表面优异的反应度进行常温状态下接合，此方法可用于氮化硅等高强度陶瓷与金属的接合。

5自蔓延高温合成焊接法

自蔓延高温合成(SelfpropagatingHightemperatureSynthesis，缩写SHS)技术也称为燃烧合成(CombustionSynthesis，缩写CS)技术，是由制造难熔化合物(碳化物、氮化物和硅化物)的方法发展而来的。在这种方法中，首先在陶瓷与金属之间放置能够燃烧并放出大量生成热的固体粉末，然后用电弧或辐射将粉末局部点燃而开始反应，并由反应所放出的热量自发地推动反应继续向前发展，最终由反应所生成的产物将陶瓷与金属牢固地连接在一起。该方法的显著特点是能耗低，生产效率高，对母材的热影响作用小，通过设计成分梯度变化的焊缝来连接异种材料，可以克服由于热膨胀系数差异而造成的焊接残余应力。但燃烧时可能产生气相反应和有害杂质的侵入，从而使接头产生气孔和接头强度降低。因此，连接最好在保护气氛中进行，并对陶瓷与金属的两端加压。日本的Miyamoto等首次利用SHS焊接技术，研究了金属Mo与TiB2和TiC陶瓷的焊接，试验利用Ti+B或Ti+C粉末作为反应原料，预压成坯后加在两个Mo片之间，利用石墨套通电发热来引发反应，成功地获得了界面结合完整的焊接接头。何代华等采用燃烧合成技术成功地制取了TiB2陶瓷/金属Fe试样，且焊接界面结合良好，中间焊料层Fe的质量百分含量较高时，界面结合优于Fe质量百分含量低的界面结合情况。孙德超等以FGM焊料(功能梯度材料)成功实现了SiC陶瓷与GH4146合金的SHS焊接。目前SHS机理研究尚未成熟，设备开发和应用投资颇大，所以SHS焊接尚未工程化。

6液相过渡焊接法

液相过渡焊接(TransientLiquidPhase，缩写TLP)是介于溶焊和压焊之间的焊接方法。该技术综合了钎焊技术和扩散连接技术的优点，可制备服役温度不低于连接温度的高温接头。TLP连接技术的工艺TLP焊接与钎焊操作步骤相似，均需在待连接母材表面间放入熔点低于母材的第三种材料(在TLP中常叫中间层Interlayer，在钎焊中常叫钎料Fillermetal)；然后加热、保温。但两者扩散的充分程度、凝固的方式和最终所得接头的成分、组织的不连续程度都不同。与钎焊相比TLP焊接具有如下优点：①TLP接头在等温凝固完成后具有明显不同于母材与填充金属的成分，并在一定情况下分辨不出最终显微组织中的填充金属；②TLP接头比一般硬钎焊接头的强度高；③TLP接头的重熔温度高于钎焊接头而耐高温性能好。上述优点决定了它可用于先进材料的连接，在金属陶瓷与金属焊接技术中有着广阔的应用前景。段辉平等采用TiCu和TiNi复合焊料，利用TLP连接技术成功地制备了无焊接缺陷的TiAl/IN718合金接头。

陶瓷刀具篇5

关键词：机械加工；高速切削；快换工装；陶瓷刀片；装备制造业 文献标识码：A

中图分类号：TG659 文章编号：1009-2374（2017）08-0109-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.08.052

机械制造业是我国经济的重要支柱之一，同时也是国家工业水平的重要体现。尽管互联网技术和信息技术的迅速发展吸引了众多目光和投资，但是我们也决不能忽略了制造业的重要地位。因为制造业是国家工业发展的基础，关系到国计民生的各个领域，近几年美国和欧洲纷纷提出要让制造业回归本土，也正说明了制造业的重要性。随着市场竞争的越来越激烈，很多东南亚国家以其低廉的人工成本吸引了很多外商投资，我国的外贸机械加工正在失去以往的人力成本优势，而国内的成本战也日趋激烈。这些都促使着机械加工技术朝向高效率、低成本的方向发展，企业也越来越重视机械高效加工技术。本文从加工参数、刀具选取和工装夹具三个方面简要介绍几种机械高效加工技术。

1 高速切削

高速切削是指通过大幅提高进给速度和切削速度来提高加工精度、切削效率、表面质量的现代加工技术。高速切削的进给速度和切削速度为普通切削的5～10倍，线速度可以达到400m/min以上。高速切削的主轴转速可以达到10000r/min以上。由于切削速度的提高，切削效率可以提高3～5倍，大大降低了加工成本。高速切削对于减少零件变形也有显著效果。随着切削速度的提高，可以减少切削力30%以上，减少零件的变形；切屑可以高速排出并带走大量的切削热，减少零件的热变形。高速切削也能提高零件的表面质量，由于高速切削的转速高，使得整个加工过程的工作频率超出机床设备的低阶固有频率，也能抑制加工中产生积屑瘤，加工硬化和残余应力等，因此可以提高零件表面的精度等级。高速切削对刀具系统的要求很高，必须具有很高的装夹重复精度、刚度和几何精度，而且必须保证高速运转时安全可靠。刀具材料的进步对高速切削技术的发展有重大意义，目前普遍采用的刀具材料有立方氮化硼、陶瓷刀片、硬质合金刀片、金刚石刀具等。高速切削对设备的要求也很高，尤其是主轴系统的性能，需要具有紧凑的结构、较轻的重量、好的刚性、较高的回转精度、良好的减震功能、良好的热稳定性和可靠的主轴监测系统。高速切削加工时的机床转速相当高，一旦发生崩刃或零件脱离装夹的情况会非常危险，因此采用高速切削的设备必须做好安全防护，刀具和零件的夹紧一定要安全可靠，做好刀具磨损的监测和主轴转速监测等非常重要。

2 陶瓷刀片

新型刀具的使用能大幅提高机械加工效率。对于难以切削的材料，诸如镍基和钴基高温合金使用陶瓷刀片进行加工可以大幅提高材料的去除率，比使用硬质合金刀片更为高效。硬质合金刀片其硬度大于被加工零件，依靠刀具与零件的挤压，用“硬”刀具去除“软”零件的余量。而陶瓷刀片则是用切削所产生的热量，将零件材料瞬间软化而去除零件的材料。一般而言，硬质合金刀具的工作温度应该在800℃以下，一旦高于这个温度，其刀尖强度就会急剧下降以至无法完成正常的切削，因此硬质合金刀具的切削速度一般控制在20～35m/min，而陶瓷刀具的切削速度可达到250～450m/min。当切削速度越来越高，加工区域的温度也不断提高，从而达到陶瓷刀片工作的最佳温度。虽然陶瓷刀片需要很高的工作温度，但也需要浇切削液，因为切削液不会降低切削时工作区域的温度，只会使切屑更好地排出，因此需要浇注切削液。陶瓷刀片的脆性较大，振动对其寿命影响非常大，因此陶瓷刀片需要机床、夹具、刀杆都具有很高的刚性。陶瓷刀片的主要磨损形式为沟状磨损，其耐磨性较差，可以在刀具加工过程中注意调整加工点的位置即刀具与零件接触的部位，还可以采取变切深加工的方式来提高刀具寿命。在编制陶瓷刀片数控程序时，要尤其注意当刀具接近两个型面相连接的转角R处时，要降低进给速度，避免刀具磨损，保证加工质量。陶瓷刀具可广泛应用于加工镍基、钴基高温合金、高硬淬火钢、高硬度铸铁、不锈钢等。但要注意的是，陶瓷刀片不能够应用加工钛合金、铝镁合金，因为这些材料的燃点较低，在加工过程中温度升高容易引起切屑燃烧。陶瓷刀具因其切削速度快，极大地减少了零件的生产时间，提高了生产效率，可以广泛应用于零件的半精加工中。

3 快换工装

零件的装夹占用了加工过程的很大一部分时间，在装夹期间机床只能停机等待，造成了极大的浪费。应用先进的快换工装系统能够有效地减少设备停机时间，极大地提高了生产效率。零件的专用夹具设计有针对零件外圆或者内径的专用止口，止口可以控制零件在直径方向上的位移和串动。加工前，操作者在机床上安装机加工零件的专用夹具，找正夹具的圆周后将零件放入夹具止口中，靠止口固定零件，使用夹具能够大大缩短零件的找正时间。但是不同零件大多有不同的夹具，更换夹具并重新找正夹具需要一定时间。据统计，更换夹具的时间占整个加工时间的26%，采用快换工装后可以大大减少夹具的更换时间。快换工装的定位和夹紧是采用零点定位钢球自锁安装系统，其制造精度非常高，保证了定位的精确性和夹紧的可靠性。快换工装的主要结构为与机床花盘相连接的通用底盘，各个零件的不同定位夹具与通用底盘利用零点定位钢球自锁安装系统通过气动方式进行定位连接，从而实现了夹具的快速拆装。定位装置包括两个部分：零点定位器和定位接头，零点定位器通过大直径高刚度的滚珠夹紧定位接头，当给零点定位器通入一定压力的气压或液压时，滚珠向四周散开，定位接头可以插入定位器，切断压力供给后，滚珠向中心聚拢并锁紧定位接头。零点定位系统的重复定位精度小于0.005mm，其采取完全密封技术，可以在液体环境下使用，最大工作温度不高于80℃。使用快换工装以后，夹具的更换时间可以减少90%，大大提高了加工效率。快换工装结合机器人技g可以实现生产线的全自动无人加工，操作者在流水线下对夹具和零件进行预找正，然后利用机械手将夹具与通用底盘进行连接，实现全程无人干预高效加工。

4 结语

机械加工的高效加工方式也在不断发展和改进，企业应该依据自身情况合理选择并应用，应特别注意的是企业不能一味地追求效率的提高而忽略了质量，有些高效加工方式只适用于粗加工和半精加工，如果应用于精加工，因为其加工参数过高容易使零件产生变形。企业还要考虑成本因素，引入新的技术固然能提高效率，但还要结合自身产品特点和运营情况，采用最优的生产方式。总之，没有最高效的加工方法，只有最适合的加工方法。

参考文献

[1] 刘杰华.金属切削与刀具实用技术[M].北京：国防

工业出版社，2006.

[2] 艾兴，等.制造技术与机床高速切削技术刀具材料的

陶瓷刀具篇6

[关键词]新型刀具材料、新型硬质合金材料、复合聚晶立方氮化硼刀具材料、陶瓷刀具材料

中图分类号：TG711 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0185-01

随着制造业的发展，刀具材料的发展经历了：高碳钢-高速钢―-般硬质合金材料到现在的陶瓷材料、复合聚晶立方氮化硼材料、新型硬质合金及涂层硬质合金。由于新型刀具材料的应用，从而使机械制造加工业得到了飞速的发展。随着科学技术的进步、加工效率的提高和数控机床的发展，对刀具材料的性能也提出了愈来愈高的要求。因此，在改善刀具材料性能方面需要做大量研究工作，先后对刀具冲击性能、抗弯强度、粘结剂和组织等方面进行了探讨、研究。

1.新型硬质合金材料

1.1 稀土硬质合金

稀土硬质合金就是一种很有发展前途的新型硬质合金。稀土元素有独特的物化性能，是用途极广的合金添加剂，其氧化物是优良的弥散强化剂，将某些稀土元素以一定方式微量添加到传统的硬质合金中，既可有效地优化组织和提高机械性能，具体可表现为能够强化硬质相、强化粘结相，使合金具有较高的强度，同时能提高塑性相比例、净化晶界且细化晶粒从而提高韧性。

因此，这种强度与韧性兼备的稀土硬质合金不仅可以用于制造刀具、还可用于模具、矿山工具和石油钻采工具等。用该类稀土硬质合金刀具精加工TA 6钦合金及不锈钢零件，与原用Y G 8.Y G 6X 合金刀具相比，寿命提高4- 6倍，生产效率提高2倍以上，被加工工件表面光洁度及精度有显著提高，是用于钦合金和低磁不锈钢精加工的比较理想的刀具材料。

1.2 涂层硬质合金

随着数控机床的快速发展和难加工材料的出现，传统刀具材料已无法满足现代制造业对提高效率和降低成本的要求。涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了月牙槽磨损。涂层硬质合金刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3～5 倍以上，提高切削速度20%～70%，提高加工精度0.5～1 级，降低刀具消耗费用20%～50%，推动着数控刀具的快速发展。涂层硬质合金材料主要包括涂层和硬质合金基体两部分。涂层的过程是物理化学反应并生成薄膜的过程，基体的性能和表面状态应满足涂层条件，涂层与合适的基体配合才能实现预期的性能。因此，涂层刀具材料的使用已成为现代切削刀具的标志，在刀具中的使用比例已超过50%。目前，切削加工中使用的各种刀具，包括车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、铣刀、成形刀具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提高它们的使用性能。

实践证明，在韧性较好的硬质合金表面沉积一层极薄的耐磨层，即涂层硬质合金，它能较好地解决硬质合金的耐磨性与韧性之间的矛盾。

2.陶瓷刀具材料

陶瓷刀使用精密陶瓷高压研制而成，故称陶瓷刀。陶瓷刀号称“贵族刀” ，作为现代高科技的产物，具有传统金白色陶瓷刀具无法比拟的优点，采用高科技纳米氧化锆为原料，因此陶瓷刀又叫“锆宝石”。它的材料是人工合成的，如氮化硅粉，纯度高。陶瓷材料主要是离子键和共价键结合，其结合力是比较强的正负离子间的静电引力或共用电子对，所以熔点高、硬度高、具有好的绝缘性、化学稳定性还有氧化性。这就是陶瓷材料能成为切削刀具的原因。

市面上的陶瓷刀大多是用一种纳米材料“氧化锆”加工而成。用氧化锆粉末在2000度高温下用300吨的重压配上模具压制成刀坯，然后用金刚石打磨之后配上刀柄就做成了成品陶瓷刀。陶瓷材料的成本低于PCBN （复合聚晶立方氮化硼），具有良好的热化学稳定性，却没有PCBN 材料的韧性和硬度高。对于加工硬度小于50HRC 的工件，陶瓷材料刀具是较好的选择。陶瓷刀具材料的特点有：

（1）耐磨性好，可加工传统刀具难以加工或有些根本不能加工的高硬材料，因而可免除退火加工所消耗的电力；并因此也可提高工件的硬度，延长设备的使用寿命；

（2）不仅能对高硬度材料进行粗、精加工，也可进行铣削、刨削、断续切削和毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工；

（3）陶瓷刀片切削时与金属摩擦力小，切削不易粘接在刀片上.不易产生积屑瘤，所以可以进行高速切削，因此在条件相同时，工件表面粗糙度比较低；

（4）刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工中的换刀次数，保证被加工工件的小锥度和高精度；

（5）耐高温，红硬性好。可在1200℃下连续切削，所以陶瓷刀具的切削速度可以比硬质合金高很多。可进行高速切削或实现“以车、铣代磨”，切削效率比传统刀具高3-10 倍，达到节约工时、电力、机床数的30% - 70%或更高的效果；

（6）氮化硅陶瓷刀具主要原料是自然界很丰富的氮和硅，用它代替硬质合金，可节约大量W、Co、Ta和Nb等重要的金属。

3.复合聚晶立方氮化硼（PCBN ）刀具材料

立方氮化硼是继人工合成金刚石后出现的利用高温高压技术获得的第二种超硬材料。用它来制作刀具，可以获得高的切削速度、高的刀具耐磨性和耐热性。用它切削一般刀具很难切削的难切削材料，而受到国内外的重视和较为广泛的应用。根据统计，世界工具市场中，立方氮化硼复合片刀具的费用估计为3.9 亿美元，其中汽车行业占50%，重型机械行业占28%。我国早在60 年代后就成功研制成立方氮化硼和以它为基础的聚晶复合片。尽管我国对超硬刀具材料开发较早，但由于种种原因，至今应用面还很窄。其主要原因是对它的特点、性能应用范围，宣传与推广的不够，对它的应用后其经济效益宣传不够而不被重视。所以加强对超硬刀具材料的推广与应用，促进金属切削技术水平的提高与发展，以适应科学技术发展的需要，适应现代化生产的需要。

由于PCBN 具有很高的硬度和耐磨性，且价格低、刃磨方便、与铁族金属无亲合反应，因而在硬车削加工中有独特的地位，在加工硬度低于50H R C 的工件时，通常会产生长条形切屑，会使PCBN 刀具表面产生牙洼磨损，从而缩短刀具寿命，增加刀具成本。因此，加工硬度为55～56HRC的材料几乎都采用PCBN 刀具。

4.新型刀具材料在现代制造业中的应用

工件与刀具双方交替进展、相互促进，成为切削技术不断向前发展的历史规律。新刀具材料的研制周期会越来越短，新品种、新牌号的推出将越来越快。在刀具材料发展中，硬度、耐磨性与强度、韧性难以兼顾还是主要矛盾。有可能在21 世纪中研制出既具有高速钢、硬质合金的强度和韧性，又具有超硬材料的硬度和耐磨性的刀具材料。各种涂层刀具和复合结构都能在一定程序上克服上述矛盾，故极有发展远景。在未来，刀具材料将接受工件一方及制造系统更新、更严重的挑战。新品种的出现、各自所占比重的变化以及它们相互竞争和相互补充的局面，将成为未来刀具材料发展的特点。

在现代的制造业中由于对加工效率要求的不断提高，即为了实现大功率、高速度、较宽硬度范围工件的切削，相应的也就对加工刀具的性能及对加工工件适应的范围提出了更高的要求。新型刀具材料的应用，为数控机床的高速度、高精度加工提供了有利的保障。

参考文献

[1] 韩荣第，于启勋・难加工材料切削加工・北京：机械产业出版社，1996.

[2]李炜新・金属材料与热处理・北京：机械工业出版社，2008.

陶瓷刀具篇7

一、陶瓷堆雕的几种类型

堆雕是我国现在陶瓷装饰方法之一。堆雕有“堆釉”和“堆泥”两种方法。以堆雕来表现的题材,画面中的物体能产生触摸感和真实的空间透视感的艺术效果。通过作品的表现形式和技法,逼真地反映物象的立体感,给人以跌宕起伏之美、强烈的节奏韵律美及器物和谐的整体美。通过对色彩、明暗、线条、肌理、笔触、质感、光感、空间等分析理解,让整个画面更协调。使用不同规格的刀具有目的地在画布上刮减色料。用刀刃刮去画面上画得不理想或不必要的部分,使整个画面看起来比较融洽,达到色彩自然,效果逼真,具有立体感。

堆釉是用毛笔蘸取白釉浆在施好色釉的坯体上堆填纹样,堆釉因釉料在高温烧炼中会流动,故画面形象必须概括简练,不能太细。但釉质透明,可充分利用其特点来表现物体轻重,厚薄等不同质感,具有其他装饰方法所不及的特殊效果。

堆泥也称堆花,是用泥浆或各种不同色泽的彩泥(包括用一些用金属氧化物作着色剂的泥料)用手指或笔在坯体表面堆出各种浮雕状的纹样。这种方法目前多用于陶器装饰上,宜兴地区也称为“贴花”。

堆雕、刀画是景德镇近年来一种新画种的尝试。用堆雕、刀画创作出的山水画能够充分表达物象复杂的色调层次,使之具有丰富的立体感和空间感的优越效果。堆雕、刀画等造型因素能给人以视觉的真实感。增添画面的明暗关系、浓淡关系、远近关系,使画面既含有国画苍劲古朴的深厚意境,又呈现油画立体质感的艺术效应。

二、陶瓷山水画的特性和要求

陶瓷山水画艺术与其它绘画艺术一样有许多相同之处,也是相互影响和借鉴,在思想上体现时代精神,培养人们高尚的道德情操,满足人们的审美需要,成为陶冶精神文明,构建和谐社会的文化艺术品,成为建设具有民族风格和民族形式的彩瓷艺术。作为工艺美术创作人员必须不断提高社会职责感与艺术修养,必须坚持深入实际,多写生、勤速写、苦练艺术眼力,做到身动、心动、手动,要师法前人,取其精华,去其糟粕,旁采博取,外师造化,长期苦练,亲身实践,博学修艺,多参考学习名家大师们的优秀作品和绘画技巧,才能创作出引人入胜,形神兼备的优秀艺术精品。在山水画的构图上,要与陶瓷造型取得和谐一致,采用宾主、虚实、呼应、开合等法则,既符合美的规律,也符合人们的欣赏习惯。观者在欣赏这样的陶瓷艺术作品时,才能胸怀宽畅、通达,滋生对祖国锦绣河山的热爱和自豪感。

三、陶瓷山水画的创作手法及意境

创作陶瓷彩绘山水画作品,必须通过不断学习和吸收传统山水的绘画技法,古为今用,洋为中用,深入生活,或到外地参观,或到旷野取景,或从书本上吸取各种绘画技法,从中受到启迪。特别是到外地写生,看到高原的深山老林,幽谷溪水,绿野风光,雄伟壮丽的河山,可以获得创作素材。在创作山水画作品时,把平常积累的传统山水画技法,把写生的素材融入作品之中,注意造意审美,注意气韵生动,注意宾主位置和远近态势。画面有静有动,虚实对比,从而形成野旷山崖泉水的通畅和质感,使整个图稿具有引人入胜,令人回味无穷的效果。在彩绘过程还可以利用水料具有的特性,绘制出既刚劲又柔美苍朴的山峰岩泉,树梢枝丫。如我创作的“泉”山水瓷板画,在前景画出红色的古树,树根盘根错节围在溪石之上,在汹涌的溪泉中突出了树木坚强的生存能力,呈现着充满生机的态势,也突出了“泉”的主题。然后绘山谷的宁静、绿野的风光,令人陶醉的美景,后景色彩惭惭浅淡,用云烟山雾将层层叠叠的峰峦隐约遥远,呈现出山奇水秀、林幽石怪、群峰无际的景象,也体现既有雄伟壮观的河山,又有妩媚动人的秀色。所展现原始生态的奇观,使人为之惊叹,浮想联翩,产生出如入仙境之感觉。整个画面前后呼应,主题突出;虚实相间,层次分明;云雾缭绕,隐约逍遥,达到“远山与云密交接,遥天共水石争光”的极美意境。

时代在前进,艺术长河的追求是永无止境的。实践证明,堆雕和刀画在陶瓷艺术中的同时运用,能给人一种特殊的艺术效果。因为是结合当代审美情趣,采用多种绘制形式,形成了一种新的粉彩山水画的艺术特色,它的质感肌理、众多层次、恰当虚实、穿插清晰、动静自然、新颖别致、将中国画、油画和雕塑等综合艺术的深远意境呈现在陶瓷画面上。我相信在未来的艺术陶瓷市场上会有很大的作为。

陶瓷刀具篇8

关键词：传统工艺；刻瓷；艺术；价值；装饰；传承

“近触有手感，远观有笔墨；既有金石趣，又含笔墨韵”，说的就是刻瓷。刻瓷是集书法、绘画、篆刻等诸多艺术为一体的综合艺术，是用特制刀具在各种瓷质的瓷面上，雕刻出所塑造的形象，仿若自然天成，栩栩如生。经过刀雕，无光的画面与光亮的瓷面相互映衬，形成强烈对比，犹似锦上添花，它既有观赏、收藏价值，又有纪念意义，是我国民间手工艺品中的杰作。

刻瓷是以刀的绘画，是在瓷器上进行的刺绣，高贵而典雅。相传清乾隆皇帝喜在瓷器上题诗，用以寄情抒怀。为使御迹能保留长久，宫庭艺人就想办法将墨宝刻于瓷器上，从而产生了刻瓷。刻瓷是中国独特的民间艺术表现形式，源自秦汉时期，到唐宋时期逐渐走入兴盛。鼎盛阶段从清康熙年间至今已有二三百年的发展历史了，清初的刻瓷艺术已十分兴盛，尤以著名篆刻家、书法家邓石如和著名刻瓷艺术家华法为代表的刻瓷作品达到了很高的水平。新中国成立后，刻瓷艺术发展到了新阶段，刻瓷艺人带徒传艺，专业人员对刻瓷进行研究创新，改进刻瓷工具，使刻瓷这一古老的民间艺术焕发出勃勃生机。

我国的瓷器，都离不开艺术性的装饰，只是我们看到的，接触到的瓷器的装饰，基本上都是以彩绘为主的装饰形式，这些装饰形式多是在瓷器的表面彩绘花卉、山水以及人物图案，以增强瓷器的观赏性和艺术品位。用彩绘手法的瓷器装饰形式到现在已有两千多年的历史了，而且其中流传于世的代表性作品相信大家也是见得很多的。但是，用特制刀具在瓷器表面刻划、凿镌各种绘画、人物形象和图案，使无光的画面与光亮的瓷面相互映衬，让瓷赖画而显，画依瓷而传，且达到“触有手感、观有笔墨”，既有金石味，又有笔墨韵的艺术效果的刻瓷装饰手法，可能大家见的比较少。这种在瓷器、瓷板、瓷盘上刻凿而成的特殊工艺装饰形式刻瓷装饰，是集绘画、书法、刻镂于一体，集笔、墨、色、刀为一身的中国传统艺术。

刻瓷的题材广泛，在不同的瓷盘上可以刻人物、刻花鸟、刻各种动物、刻山水等不同题材。两百年以来，刻瓷工艺吸收了西洋素描画和中国工笔画的精髓，又借鉴了中国传统的雕刻刀法，将中国画、篆刻、西洋油画手法灵活运用其中，实现了大胆突破。艺人以刀为笔，以纤细的笔触，运用点刻、线刻、面刻等几十种刀法，深入细致的刻划，能刻出浓、淡、强、弱不同的线条，刻出丰富的明暗层次和空间深度。刻瓷不像绘画一样可以修改，讲究耐心、眼力、精力、手力精妙配合。瓷器脆弱易碎，一不小心，便会崩瓷，长达几个月功夫的作品就报废了。很多老艺人每天都要在瓷盘上“创作”几个小时，用小锤和刻刀在瓷盘上不断敲打，小锤打在细细的刻刀上，发出叮叮咚咚的响声，形成一件件栩栩如生的刻瓷作品。

据史料记载，这种刻瓷艺术起源于十八世纪，至今只有多年的历史，与其它陶瓷艺术门200类相比，显然时间不长，但是它的萌生与远古时代的甲骨刻字、青铜铸雕，秦汉时期的刻剥玉，唐宋元明清时期的木雕、牙雕、石雕及瓷器等装饰艺术手法，却有着千丝万缕的联系。但是，真正在瓷器的釉面上进行雕刻的刻瓷，是从清代初期开始的。据记载，清初，在民间开始有了专门从事刻瓷的行当，但大多以平刻为主，点线构图等艺术表现力均显得单调、平实，并没太多引起世人的注意。

上世纪初，刻瓷在中原地区非常流传，很多民间艺人都掌握着这门瓷器雕刻的本领。后来，由于战乱等原因，这门独特的技艺逐渐失传。到解放后，刻瓷技艺这项绝活已经很少有人掌握了。得益改革开放的春风，刻瓷技法在各地获得重生，其中以山东淄博发展最快，刻瓷技艺最为成熟，刻瓷产业也最具代表性。

刻瓷作品中有错落的山水、恬适的静物，也有生动传神的人物。@些作品或细致、或粗犷，或工笔、或写意，既有精湛的技法体现，又有浓厚的文化内涵。每一件刻瓷都是一笔一画刻上去的，所以每一件作品都是独一无二的，越是细微处就越见真功夫。其中人物肖像是刻瓷中最顶级的一种。刻花鸟虫鱼允许稍微的变形走样，但人物的五官，一点都不能错。在直径几十公分的瓷盘上刻眼睛、刻头发、刻皱纹、刻衣服的纹理，的确需要创作者极其的细致认真。

瓷刻作品不仅巧夺天工，美轮美灸，还具有耐保存的优点，既可收藏还可作为礼品。作为一项传统手工技艺，刻瓷需要一代代的传承下去。俗话说，没有金刚钻，别揽瓷器活。不少年轻人见过刻瓷作品之后都惊叹不已，都怀着极大的求学热情。但刻瓷是集金石、绘画、雕刻于一体的艺术，创作者需要较高的专业素养，更需要足够的耐心、细心和精力。除了专业素质过硬外，年轻一代能否有足够的耐心，能否一直坚持下去，是老一辈刻瓷艺术家都在担心的问题，但坚持就会有收获。今天，我们需要用一种新时代的角度与观念来对待传统文化，应该让这种民俗文化作为一种文化遗产的形式传承给下一代。

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