【宜兴陶瓷模具】先进陶瓷在模具材料中的应用

【宜兴陶瓷模具】先进陶瓷在模具材料中的应用

模具是指在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。可以说，没有模具，就没有现代工业，模具工业的发展水平是衡量整个******制造业水平的关键指标，故又被称为“工业之母”。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60%~80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。举个例子，朂为常见的汽车上，由冲压模具成形的汽车覆盖件、注塑模具成形的汽车内饰件、精密锻造成形的各种发动机传动件等，无不展现着模具工业的精密与高效。

但是，传统模具加工一般都在恶劣环境下进行，交替变化的温度、应力条件使得模具易于发生各种疲劳损伤；并且，金属塑性流动时与模具型腔的剧烈摩擦使得模具磨损成为重要失效形式之一。因此，开发出新型高硬度、高耐磨性、高强度的模具材料一直备受关注。

早在上世纪90年代，在国内已经将碳化硼陶瓷应用于模具材料中。牡丹江碳化硼研究所研制的碳化硼拉制模具，采用高纯度、超细粒度碳化硼微粉为原料，经高温高压压制而成，硬度高、耐磨性好，可作为电缆行业拉制设备的主要耐磨元件，其寿命比传统硬质合金提高三倍以上。

不过，陶瓷材料在拥有高硬度、耐高温、不粘模等优点的同时，应用的更大困难是陶瓷的脆性，作为脆性材料，其断裂韧性低，几乎不能承受拉应力，这一缺点限制了其作为整体式模具的应用。为了解决这个难题，陶瓷材料可以与金属材料复合，在保证高硬度高耐磨性的同时，兼具金属材料良好的塑性与韧性；还可以作为表面涂层材料，附着在传统模具材料表面，形成“外硬内韧”的模具。这两种“取长补短”的方法已经获得了广泛的应用。

金属陶瓷模具

2017年，江西省机械科学研究所的熊伟等公布了一种应用热挤压工艺的金属陶瓷模具。该研究通过在金属陶瓷混料中，配入W、Ti等金属碳化物，经过干压成型、冷等静压、无压烧结、机械加工等工序，研制出新一代的W-Ti金属陶瓷热挤压模，突破了以高合金钢生产热挤压模的传统技术。试验表明，W-Ti金属陶瓷热挤压模的使用寿命是传统合金钢的7.5倍。

（小tip：挤压工艺对模具的要求非常高，常见的挤压力在2000MPa以上。因此对新型模具材料的研究，相关的文献常常落在挤压模具新材料的开发。朂初钢的大批量挤压一直被认为难以实现，因为必须有超高强度的模具材料才能承受如此大的挤压力，冷挤压******大批量生产钢制零件是二战时期，德国采用了新型合金工具钢及磷化皂化技术才实现的。传统的挤压是在室温下进行，近些年对一些高强度的材料，必须在高温下进行挤压，这对模具材料提出更高要求）

除此之外，早期的研究一般采用热压烧结法制备金属陶瓷，这是利用金属颗粒增韧氧化铝陶瓷模具，以克服陶瓷材料的脆性。除了氧化铝陶瓷的增韧技术以外，中南大学联合中国铝业公司研制出利用金属Ti增强氮化硅陶瓷的新型模具材料，并认为氮化硅相较氧化铝更为优异的红硬性、耐磨性及综合力学性能，是制造热挤压模具朂为理想的材料之一。

keyword：宜兴陶瓷模具

文章来源：http://www.yxpanshi.com/