氧化铝-碳化物陶瓷：结构、性能及应用

将Mo₂C、WC、TiC、TaC、NbC等适量碳化物加入到Al₂O₃中所制造的陶瓷刀具，其性能较纯氧化铝陶瓷刀具有较大的提高。自20世纪50年代研制成功以来，已成为研究和应用最多的氧化铝系陶瓷，如将TiC加入到Al₂O₃中，可提高刀具材料的抗弯强度、抗冲击性能、耐磨性及抗热震性能。表5-8中列出了Al₂O₃-TiC陶瓷的组成及性能。可以看出，当TiC的质量分数为60%时，Al₂O₃-TiC陶瓷刀具的寿命接近最高，并且硬度较高，热裂纹深度也较小。因此这个配比成为各个Al₂O₃-TiC陶瓷刀具生产厂家最常用的组成之一。

表5-8 热压Al₂O₃-TiC陶瓷的组成及性能

Al₂O₃-TiC陶瓷的硬度、抗弯强度和断裂韧度在较高的温度仍保持相当高的数值（见表5-9）。这种特性大大提高了其抗机械冲击能力和耐热冲击（抗热震）性能。表5-10、表5-11中的结果也说明了这一点。

表5-9 热压Al₂O₃-TiC陶瓷的硬度、抗弯强度和断裂韧度与温度的关系

表5-10 热压Al₂O₃-TiC陶瓷的抗崩刃性能

注：○切削后无崩刃；×切削后有崩刃

表5-11 Al₂O₃-TiC陶瓷刀具急冷时的破坏与初始温度的关系(www.xing528.com)

注：○表示5次没有破坏；△表示2～5次之间破坏。

不同制造方法生产的Al₂O₃-TiC陶瓷刀具性能不同。热等静压法生产的Al₂O₃-TiC陶瓷刀具性能最佳（见表5-12）。

表5-12 不同制造方法生产的Al₂O₃-TiC陶瓷的性能

表5-13所示为纯氧化铝陶瓷和Al₂O₃-TiC陶瓷的综合性能比较。由表可以看出，Al₂O₃-TiC陶瓷的抗弯强度、抗压强度、硬度和热导率均高于纯氧化铝陶瓷，而弹性模量和线胀系数却比纯氧化铝陶瓷小。因此，Al₂O₃-TiC陶瓷的耐热冲击性能较纯氧化铝陶瓷有显著改善，已接近或超过一般硬质合金的水平，因而可以使用切削液进行湿式切削。

表5-13 纯氧化铝陶瓷和Al₂O₃-TiC陶瓷的综合性能比较

注：表中所列的抗热震性温度是指将陶瓷加热到该温度后突然放入到0℃的水中而不产生裂纹的温度。