具有压电效应的陶瓷刀具材料及其制备方法与切削刀具

技术特征：
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。2.如权利要求1所述的具有压电效应的陶瓷刀具材料，其特征是，所述基体材料为al2o3、si3n4、cbn中的一种或多种；或，所述压电材料为pzt、batio3、pbtio3、(bi
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na
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)tio3、(bi
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k
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)tio3中的一种或多种；或，所述结合剂为ni、co、cr中的一种或多种；或，所述增强相为tic、wc、sic、mgo、tio2、zro2中的一种或多种。3.如权利要求1所述的具有压电效应的陶瓷刀具材料，其特征是，所述陶瓷刀具材料为多层梯度陶瓷刀具材料；优选地，所述多层梯度陶瓷刀具材料从表层到底层的材料比例可以逐层增加；优选地，所述多层梯度陶瓷刀具材料包括至少一层基体层和至少一层压电层；进一步优选地，包括粘结层；进一步优选地，基体层的厚度为陶瓷刀具材料总厚度的50～70％。4.一种权利要求1～3任一所述的具有压电效应的陶瓷刀具材料的制备方法，其特征是，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；优选地，球磨以无水乙醇为介质。5.一种权利要求1～3任一所述的具有压电效应的陶瓷刀具材料在切削刀具中的应用。6.一种切削刀具，其特征是，由权利要求1～3任一所述的具有压电效应的陶瓷刀具材料制备获得。7.一种多层切削刀具，其特征是，由权利要求1～3任一所述的具有压电效应的陶瓷刀具材料制备获得，包括至少一层基体层和至少一层压电层，基体层由部分所述具有高力学性能的陶瓷刀具材料的原料制成，压电层由部分所述具有压电效应的陶瓷刀具材料的原料制成。8.如权利要求7所述的多层切削刀具，其特征是，所述多层切削刀具为两层切削刀具，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％。9.如权利要求7所述的多层切削刀具，其特征是，所述多层切削刀具为三层切削刀具，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％。10.如权利要求7所述的多层切削刀具，其特征是，所述多层切削刀具为三层切削刀具，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％。

技术总结
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。安装方便等优点。安装方便等优点。


技术研发人员：黄传真 孟凯 史振宇 王真 徐龙华 刘盾 黄水泉 白晓兰
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2022.03.16
技术公布日：2022/6/21