[发明专利]一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具及压片方法

说明书

本发明涉及一种高速切削刀具制造技术领域，特别是涉及一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具及压片方法。该生坯成型模具包括：高强度通孔外套、组合式内套、圆柱凸台底座、方形限位块、梯形压块、方形压块和方形压柱；所述组合式内套位于所述圆柱凸台底座的凸台上，所述高强度通孔外套与所述组合式内套配合，同时嵌套在所述圆柱凸台底座上，所述方形限位块位于所述组合式内套形成的方形型腔一侧，并与所述组合式内套的内壁配合，所述梯形压块和方形压块可置于所述型腔另一侧，并压制生坯粉料。本发明所述的生坯成型模具能够实现一维和二维梯度陶瓷刀具材料的生坯压制成型，减少刀具制备所用成本，降低刀具后续处理的加工难度。

技术领域

本发明涉及一种高速切削刀具制造技术领域，特别是涉及一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具及压片方法。

背景技术

梯度功能材料（Functional Gradient Materials，FGM）的概念是由日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三首先提出来的，是指两种不同性能的材料的复合,其构成材料的要素（组分、结构）沿某一方向呈连续地梯度变化,从而得到一种性质和功能也沿该方向呈梯度变化的新型复合材料（M. Koizumi. FGM activities in Japan[J]. CompositesPart B. 1997 (1)）。

赵军将梯度功能材料的概念引入到陶瓷刀具的研究领域，首次提出梯度功能陶瓷刀具材料的设计模型，即一维、二维和三维的梯度功能陶瓷刀具模型（[1]Ai Xing, ZhaoJun, etal. Development of an advanced ceramic tool materials-Functionallygradient cutting ceramics. Materials Science and Engineering , A ,1998, 248(1-2): 125~131），并成功研制出Al₂O₃/(W,Ti)C+Al₂O₃/TiC两种体系的一维梯度功能陶瓷刀具。

由于制备难度的限制，目前梯度功能陶瓷刀具模型的研究主要是一维结构，而对于二维结构的研究报道较少，当前二维结构刀具的制备是在一维结构制备方法上演变而来，将一维刀具压制并烧结成型之后，按一定角度切割而成（[2]倪秀英. 基于抗疲劳裂纹扩展的二维梯度陶瓷刀具研制与切削性能研究[D].山东大学,2018.），因此，二维梯度陶瓷刀具在结构上，相对于二维梯度陶瓷刀具没有本质上的变化；三维梯度功能陶瓷刀具的制备目前还没见诸报道。

中国专利“申请公布号CN 106083065 A”报道了一种高性能Si₃N₄-TiC_0.5N_0.5复合梯度陶瓷刀具材料及其制备方法以及中国专利“授权公告号 CN 102320170 B”报道了一种梯度纳米复合陶瓷刀具材料及其制备方法，其中对于梯度功能陶瓷刀具生坯的压制只是采用粉末分层铺填法，而并没有做详细的操作说明。对于梯度功能陶瓷刀具生坯的压制，目前较普遍的方法是利用圆柱形型腔，将粉末填铺均匀后，采用圆柱形压棒一层一层水平地压制粉料，再进行后续的烧结制备工艺，从而形成一维梯度功能陶瓷刀具。二维梯度功能陶瓷刀具从目前的制备方法来看，仍属于一维梯度功能陶瓷刀具的范畴。因此需要一种能直接压制二维梯度功能陶瓷刀具材料的模具，中国专利“申请公布号CN 107379619 A”报道了一种易于退模的粉末压片模具及压片方法，其压片模具及压片方法可以用于制作成型的一维梯度功能陶瓷刀具生坯，但仍无法二维梯度功能陶瓷刀具成型生坯。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有陶瓷刀具制造技术的不足，提供了一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具及压片方法，该模具能直接压制二维结构的梯度功能陶瓷刀具材料生坯。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种二维梯度陶瓷刀具材料生坯成型模具，该模具包括：圆柱凸台底座、高强度通孔外套、组合式内套、方形限位块、梯形压块、方形压块和方形压柱；其中，