热膨胀系数差异过大的刀具基体材料和涂层材料有哪些？

东莞京雕教育科技有限公司2024-09-05

以下是一些热膨胀系数差异较大的刀具基体材料和涂层材料的组合： **一、刀具基体材料方面** 1. **陶瓷材料** - **特性**：陶瓷刀具基体（如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷）具有硬度高、耐高温、化学稳定性好等优点，但其热膨胀系数相对较低，一般氧化铝陶瓷的热膨胀系数约为(6 - 8)×10 - 6 /°C，氮化硅陶瓷约为(3 - 4)×10 - 6 /°C。 - **与涂层材料的组合**：当与一些热膨胀系数较大的涂层材料（如某些金属涂层）搭配时，热膨胀系数差异就会比较明显。例如与热膨胀系数约为19×10 - 6 /°C的铜涂层结合，在温度变化时会产生较大的内应力。 2. **高速钢** - **特性**：高速钢是一种常用的刀具材料，它具有良好的韧性和切削性能，热膨胀系数相对较大，通常在(10 - 14)×10 - 6 /°C范围内。 - **与涂层材料的组合**：与一些热膨胀系数较小的涂层材料（如金刚石涂层，热膨胀系数约为1 - 2×10 - 6 /°C）组合时，热膨胀系数差异过大。这种情况下，在温度变化过程中，由于两者的膨胀和收缩程度差异较大，容易在涂层和基体之间产生较大的应力，影响刀具的性能和使用寿命。 **二、涂层材料方面** 1. **金刚石涂层** - **特性**：金刚石涂层具有极高的硬度和耐磨性，热膨胀系数非常低，约为1 - 2×10 - 6 /°C。 - **与刀具基体材料的组合**：当它与热膨胀系数较大的高速钢（10 - 14×10 - 6 /°C）或某些钛合金（约为8 - 10×10 - 6 /°C）刀具基体结合时，热膨胀系数的差异会导致在加工过程中温度变化时产生较大的应力。 2. **立方氮化硼（CBN）涂层** - **特性**：CBN涂层具有高硬度、高热稳定性和良好的化学稳定性，其热膨胀系数较小，约为(3 - 5)×10 - 6 /°C。 - **与刀具基体材料的组合**：与热膨胀系数较大的某些镍基高温合金（约为12 - 15×10 - 6 /°C）刀具基体材料组合时，由于热膨胀系数的差异，在刀具的使用过程中，尤其是在温度变化较大的加工环境下，容易产生内应力，影响涂层与基体的结合力，进而影响刀具的性能。