申请/专利权人：燕山大学;山东大学

申请日：2022-03-16

公开（公告）日：2023-05-23

公开（公告）号：CN114644510B

主分类号：C04B35/10

分类号：C04B35/10;C04B35/468;C04B35/48;C04B35/622;C04B35/645

优先权：["20220118 CN 2022100553930"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.05.23#授权;2022.07.08#实质审查的生效;2022.06.21#公开

摘要：本发明属于机械加工领域，涉及陶瓷刀具材料，具体涉及具有压电效应的陶瓷刀具材料及其制备方法与切削刀具。该陶瓷刀具材料，按照重量份数计，包括以下原料，基体材料30～70份，压电材料30～70份，结合剂5～10份，增强相10～20份。并由该陶瓷刀具材料制成切削刀具，本发明提供的切削刀具同时具备压电效应与优良的力学性能，在切削时，能将切削力信号转化为电荷信号。通过采集电荷信号，能测量切削力，监测陶瓷刀具状态。本发明将切削力测量功能和高力学性能集于一体，研制具有压电效应的陶瓷刀具材料，使其在满足切削性能要求的前提下能够测量切削力，具有结构简单、体积小巧、硬度高、抗弯强度和断裂韧度高、安装方便等优点。

主权项：1.一种具有压电效应的陶瓷刀具材料，其特征是，按照重量份数计，包括以下原料，基体材料30~70份，压电材料30~70份，结合剂5~10份，增强相10~20份；所述基体材料为Al2O3；所述压电材料为PZT、BaTiO3、PbTiO3中的一种或多种；所述结合剂为Ni、Co中的一种或多种；所述增强相为TiC、SiC、MgO、ZrO2中的一种或多种；所述陶瓷刀具材料的制备方法为：将原料混合，球磨过筛后获得粉体，将粉体填铺并压实，进行真空热压烧结；真空热压烧结的烧结温度为1300~1600℃，烧结时间为30~60min，烧结压力为30~35MPa；所述陶瓷刀具材料为多层陶瓷刀具材料；所述多层陶瓷刀具材料包括至少一层基体层和至少一层压电层；当陶瓷刀具材料为两层时，由一层基体层和一层压电层形成；当陶瓷刀具材料为三层时，表层到底层依次包括基体层、粘结层和压电层；当陶瓷刀具材料为四层时，表层到底层依次包括基体层、粘结层、压电层和粘结层；所述基体层包括基体材料以及结合剂和增强相；所述压电层包括压电材料以及结合剂和增强相；所述粘结层包括基体材料、结合剂和增强相，还添加压电材料；当陶瓷刀具材料为两层时，第一层为基体层，基体层的厚度占总刀具厚度的50~70%，第二层为压电层，压电层的厚度占总刀具厚度的30~50%；当陶瓷刀具材料为三层时，第一层为基体层，基体层的厚度占总刀具厚度的50~70%，第二层为粘结层，粘结层的厚度占总刀具厚度的5~15%，第三层为压电层，压电层的厚度占总刀具厚度的25~45%；当陶瓷刀具材料为四层时，第一层为基体层，基体层的厚度占总刀具厚度的50~70%，第二层和第四层为粘结层，粘结层的厚度占总刀具厚度的5~10%，第三层为压电层，压电层的厚度占总刀具厚度的15~30%；当陶瓷刀具材料为两层时，维氏硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为16~18GPa、900~1000MPa和7~8MPa•m12；当陶瓷刀具材料为三层时，维氏硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为17~18GPa、1000~1100MPa和7.5~8.5MPa•m12；当陶瓷刀具材料为四层时，维氏硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为16-17GPa、1050-1100MPa和6.5-7.5MPa•m12。

全文数据：

权利要求：

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