本單位完成《金屬陶瓷刀具市場數據深度調研與發展趨勢分析報告》編制工作

  金屬陶瓷刀具在硬質合金行業中一般是指TiCN/TiC/TiN為硬質相,添加Co或Ni作為粘接相,在很多場合中,添加元素周期表地IVB、VB及VIB族金屬中的一種以上的氮化物、碳化物及碳氮化物作為添加劑以增強金屬陶瓷的力學、高溫性能的一種刀具。

  金屬陶瓷刀具不僅能對高硬度材料進行粗、精加工,也可進行銑削、斷續切削的粗車加工;金屬陶瓷刀具可加工傳統刀具難以加工的高硬度材料;金屬陶瓷刀具耐磨性較普通刀具耐磨性更好,減少加工換刀次數,可用于高速斷續切削加工。金屬陶瓷刀具強化粘結,提高金屬陶瓷刀具的高溫性能、熱導性和熱震性能。

  金屬陶瓷刀具是一種先進的切削刀具,由于它具有優良的切削性能和高的性價比而受到了人們的青睞。金屬陶瓷的硬度高,耐磨性為普通硬質合金的5倍,因此刀具壽命可比硬質合金高幾倍以至幾十倍,高溫性能穩定,所以在高溫下仍能進行切削。它與金屬的親和性小,摩擦系數低,抗粘結和抗擴散能力強,切削時不易產生積屑瘤;加工表面質量好,而價格則又遠低于切削性能與之相近的金剛石和立方氮化硼刀具。除適于加工普通鑄件與鋼材外,也可加工淬硬鋼、高強度鋼、冷硬鑄鐵和鎳基高溫合金等難加工材料,并能以車、銑代磨,提高生產效率。金屬陶瓷刀具的主要缺點是抗彎強度低、脆性大,長期以來主要作為精加工刀具,占各類刀具材料中的比重很小。但近幾年來,由于控制了原料純度和晶粒尺寸,添加碳化物或金屬,采用熱壓(HP)和熱等靜壓(HIP)燒結工藝等方法,不僅使抗彎強度提高,而且斷裂韌性和抗沖擊性能都有很大提高,應用范圍日益擴大,除可用于一般精加工與半精加工外,也可用于沖擊負荷下的粗加工,既能用于車削,也能用于刨削和銑削,被國際上公認為是當代提高生產效率最有希望的一種刀具。但金屬陶瓷畢竟是脆性材料,所以必須掌握它的性能并正確加以使用。才能達到預期效果。

  Ti(C,N)基金屬陶瓷是在TiC基金屬陶瓷基礎上發展起來的一類新型工模具材料。世界主要工業國家都非常重視Ti(C,N)基金屬陶瓷技術的發展,因此世界各國尤其是日本對Ti(C,N)基金屬陶瓷進行了廣泛深入的研究,并已獲得了顯著的進展。在日本,由于本身資源等因素,含氮金屬陶瓷作為工具材料比其他國家應用更廣泛,產量也很大。含氮金屬陶瓷切削工具的市場占有量由20世紀70年代末的略高于10%猛增到目前接近30%,顯示了含氮金屬陶瓷作為傳統WC-Co硬質合金的替代材料的巨大潛力。過去,由于金屬陶瓷刀具的使用效果未被充分認識,因此,許多國家對其發展未予重視。尤其在歐美地區(如美國、英國、德國等),金屬陶瓷刀具的使用量很少,據有關統計,美國的金屬陶瓷刀具僅占刀具總量的5%左右。但近年來,各國對金屬陶瓷材料的韌性改進作了許多工作,并取得顯著效果。據報道,Carboly公司的金屬陶瓷已采用Ti(C,N)取代TiN作基礎原料,在結合劑中減少鎳的含量,增加鎢的含量,從而使金屬陶瓷的強度和耐磨性很好地結合起來,成為一種性能優異的合金材料。盡管如此,金屬陶瓷仍屬于脆性材料,承載時往往沿相界面脫開或斷裂,這樣就使它的應用受到了限制。

  金屬陶瓷材料是一種有金屬或者合金與同一種或幾種陶瓷所組成的非均質復合材料。它具有優良的綜合力學性能,具有陶瓷的高強度、高硬度、耐磨損,耐高溫,又保持了金屬材質的塑性與韌性,有著十分廣泛的應用前景。在20世紀30年代人們就把金屬陶瓷材料應用于刀具中,但是做成的刀片還比較脆,主要用于精加工中。從上世紀70年代以來,TiN對TiC-Ni系有顯著作用被奧地利維也納大學kieffer等發現,Ti(C,N)基金屬陶瓷引起了人們的注意,TiC合金中開始引入硬質相氮化物,進一步在更大范圍內擴大了金屬陶瓷的應用。

  根據先略咨詢發布的《金屬陶瓷刀具市場數據深度調研與發展趨勢分析報告》數據顯示:2014年我國金屬陶瓷刀具行業產值為10.98億元,2018年為17.96億元,同比2017年增長了14.70%。

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  無論從內部組織來講,金屬陶瓷刀具仍然歸于硬質合金刀具大類,而不歸于陶瓷刀具,而立方氮化硼刀具,氮化硅刀具,氧化鋁陶瓷刀具從材料學角度均可歸為陶瓷刀具材料;且從應用角度和刀具性能來講,金屬陶瓷刀具在一定領域確實比涂層硬質合金刀具更具優勢。未來,高精度高效率加工已成為一種發展趨勢,無論是在汽車工業還是通用加工領域,用戶對于產品零件質量要求的不斷提高,以及金屬陶瓷刀具在各個領域的應用和消耗潛力的與日俱增,這將會帶動金屬陶瓷行業的進一步創新和開發。








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