陶瓷材料具有很高的硬度、耐磨性和紅硬性，與鋼的親和力小，化學(xué)穩(wěn)定性好，當(dāng)切削溫度高于800℃時(shí)，傳統(tǒng)刀具刀刃的強(qiáng)度和硬度大幅下降，磨損加劇。陶瓷材料1200℃仍能正常切削，因此在高速高溫干切削上占有很大優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于高錳鋼、高鉻、鎳、鉬合金鋼、冷硬鑄鐵、各類淬硬鋼（HRC50以上）、各類鑄鐵等，并已在汽車齒輪、飛輪、軸、軸承等、軋輥、模具、缸套等零部件加工中廣泛使用，解決了各行各業(yè)中高硬度難加工材料的切削加工，提高工作效率。

圖1 陶瓷刀具via網(wǎng)絡(luò)

1.陶瓷刀具的優(yōu)勢

陶瓷材料在機(jī)械加工中的優(yōu)越性有：可加工傳統(tǒng)刀具難以加工或根本不能加工的高硬材料；不僅能對高硬度材料進(jìn)行粗、精加工，也可進(jìn)行銑削、刨削、斷續(xù)切削和毛坯拔荒粗車等沖擊力很大的加工；刀具耐用度比傳統(tǒng)刀具高幾倍甚至幾十倍，減少了加工中的換刀次數(shù)，保證被加工工件的小錐度和高精度；可進(jìn)行高速切削或?qū)崿F(xiàn)“以車、銑代磨”，切削效率比傳統(tǒng)刀具高3~10倍。

2.陶瓷刀具的發(fā)展歷程

早在20世紀(jì)30年代，工業(yè)強(qiáng)國德國和英國就著手研究陶瓷刀具，用以取代碳素工具鋼，但由于脆性較大，應(yīng)用受到限制。近幾十年通過復(fù)合及增韌手段，使其性能滿足使用要求，陶瓷刀具才被人們廣泛使用。

表1 陶瓷刀具成分的發(fā)展

硬度高的材料韌性往往低，因此高強(qiáng)度、高韌性的陶瓷材料成為了陶瓷刀具的研發(fā)熱點(diǎn)。超細(xì)晶材料具有雙高特征，因而超細(xì)晶、納米復(fù)合、納米改性陶瓷是未來陶瓷刀具的發(fā)展方向。通過材料組分設(shè)計(jì)、制備工藝的研究，可以在保持高硬度、高耐磨性和紅硬性的同時(shí)，提高陶瓷材料的韌性、抗彎強(qiáng)度和抗沖擊性。新型刀具的出現(xiàn)，有力促進(jìn)了機(jī)床及高速切削技術(shù)的發(fā)展，它又反過來推動(dòng)新型刀具材料的使用。

3.國內(nèi)外陶瓷刀具技術(shù)發(fā)展水平

上世紀(jì) 90 年代，國外就有陶瓷專利出現(xiàn)，并開始有陶瓷刀具產(chǎn)品。隨著材料科學(xué)與制造技術(shù)的進(jìn)步，通過添加助燒劑、采用熱壓燒結(jié)或熱等靜壓等燒結(jié)方式、添加晶須或其他增韌方式，使陶瓷刀具斷裂韌性、抗彎強(qiáng)度大幅提升。氮化硅陶瓷和sialon陶瓷的出現(xiàn)豐富了陶瓷刀具種類，極大地?cái)U(kuò)大了陶瓷刀具的應(yīng)用領(lǐng)域。

國外切削刀具的知名廠家都有自己的陶瓷牌號，如美國Kennametal、瑞典Sandvik、日本Kyocera等。日本陶瓷刀片在產(chǎn)品種類、產(chǎn)量及質(zhì)量上均具國際先進(jìn)水平，日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具總量的8%～10%。美國在氧化物、碳化物、氮化物陶瓷刀具研制開發(fā)與應(yīng)用方面一直占世界領(lǐng)先地位。

中國陶瓷刀具開發(fā)應(yīng)用也取得許多重大成果。多年來中國材料研究工作者，在先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷方面做了大量工作，在基礎(chǔ)理論研究、應(yīng)用研究以及新材料、新產(chǎn)品開發(fā)等多方面都取得顯著的成果。開發(fā)出耐磨耐腐蝕零部件用陶瓷、陶瓷熱交換器、電光源透明陶瓷、陶瓷切削刀具、蜂窩陶瓷、泡沫陶瓷、多孔陶瓷等多種陶瓷產(chǎn)品。在陶瓷刀具方面，不少單位都開展了新型陶瓷刀具的研究，取得顯著的效果。中國科學(xué)院院士、北京科技大學(xué)葛昌純教授認(rèn)為，第三次工具革命即將興起，而在此次革命中，陶瓷材料的應(yīng)用和開發(fā)將是重點(diǎn)。在先進(jìn)陶瓷研究中，葛院士提出復(fù)合氮化物作為氮化硅的新型燒結(jié)助劑，提高了材料的高溫性能，并以此研制成功高性能的陶瓷刀具。